KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐTCNK).docx

1
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP BẮC NINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
-----oOo-----
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ , LẮP ĐẶT MÔ HÌNH TỦ ĐIỆN ĐIỀU
KHIỂN HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG NGÃ 4 SỬ DỤNG
PLC SIEMENS
GVHD : LÊ THỊ HIỀN
SVTH :
1. ĐÀO THỊ LANH
2. NGÔ THỊ TRÀ
3. NGUYỄN TUẤN MINH
4. NGUYỄN VĂN NAM
5. TỐNG VĂN GIANG
KHÓA : 2020-2022
NGÀNH : ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
Bắc Ninh, năm 2023

2
LỜI CẢM ƠN
Sau quá trình học tập và rèn luyện nghiêm túc tại Khoa Điện - Điện tử tại
trường Cao Đẳng Công Nghiệp Bắc Ninh cùng với sự hướng dẫn và đôn đốc tận
tình của Cô giáo Lê Thị Hiền , chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp Cao
Đẳng.
Chúng em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến cô Lê Thị Hiền , người đã động
viên và giúp đỡ chúng em nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để chúng
em vượt qua những ngày tháng khó khăn trong sự tìm tòi hiểu biết về lĩnh vực
mới để rồi cuối cùng hoàn thành được đồ án tốt nghiệp ngày hôm nay.Một lần nữa
xin được gửi lời cảm ơn đến cô, chúc cô luôn khỏe mạnh và có được những tháng
năm công tác tốt như cô mong đợi.
Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong bộ môn Điện
Tử Công Nghiệp cũng như các thầy cô trong Khoa Điện – Điện Tử và những
người đã dìu dắt chúng em,cho chúng em kiến thức chuyên ngành và những kinh
nghiệm quý báu để cùng với sự nỗ lực của cả nhóm đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp
ngày hôm nay.
Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình , bạn bè và tất cả những người
thân đã tạo điều kiện và giúp đỡ chúng em rất nhiều để nhóm có được kết quả đồ
án ngày hôm nay.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

3
TÓM TẮT
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế và tốc độ gia
tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông. Sự phát triển nhanh chóng
của các phương tiện giao thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy ra
rất thường xuyên.
Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao đảm bảo giao thông thông suốt và sử dụng đèn
điều khiển giao thông ở những ngã tư,những nơi giao nhau của các làn đường là
một giải pháp.
Để viết chương trình điều khiển đèn giao thông ta có thể viết trên nhiều hệ
ngôn ngữ khác nhau.Nhưng với những ưu điểm vượt trội của PLC S7-300 như:
Giá thành hạ,dễ thi công,sửa chữa,chất lượng làm việc ổn định linh hoạt…nên ở
đây nhóm sinh viên chúng em đã chọn hệ thống điều khiển có thể lập trình được
PLC ( Programmble Logic Control ) với ngôn ngữ lập trình của S7-300 để viết
chương trình điều khiển đèn giao thông.
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế và những ham muốn hiểu biết về lĩnh vực
này chúng em đã chọn đề tài làm đồ án môn về : “THIẾT KẾ , LẮP ĐẶT MÔ
HÌNH TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG NGÃ 4 SỬ
DỤNG PLC SIEMENS ”. Mục đích của đề tài này là muốn hiểu biết về các thiết
bị tự động hóa,các giải pháp tự động hóa tích hợp toàn diện thông qua PLC S7-
300 và quan trọng nhất là ứng dụng của PLC trong cuộc sống ( Điều khiển đèn
giao thông , tự động hóa trong mọi lĩnh vực của ngành sản xuất...).
Báo cáo đề tài gồm 4 phần chính :
Chương 1: Tổng quan về PLC S7-300
Chương 2: Lựa chọn thiết bị
Chương 3: Thiết kế và lắp đặt mô hình tủ điện hệ thống đèn giao thông
Chương 4: Kết luận và kiến nghị

4
 MỤC LỤC
 MỞ ĐẦU..................................................................................................... 8
 1. Tính cấp thiết của đề tài/ Lý do chọn đề tài: ............................................. 8
 2. Mục đích nghiên cứu:............................................................................... 9
 3. Phạm vi nghiên cứu:................................................................................. 9
 4. Phương pháp nghiên cứu: ......................................................................... 9
 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300................................................10
 1.1. TỔNG QUAN VỀ PLC...................................................................... 10
 1.1.1. Lịch sử phát triển PLC: ............................................................................10
 1.1.2 Khái niệm PLC:.........................................................................................11
 1.1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của PLC .................................................11
 1.1.4 Ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của PLC......................................15
 1.2. TÌM HIỂU VỀ PLC S7-300: ............................................................. 16
 1.2.1. Khái quát chung: ......................................................................................16
 1.2.2. Phần cứng của PLC S7-300: ....................................................................17
 1.2.3. Ngôn ngữ lập trình: ..................................................................................19
 1.2.5.Nối ghép giữa PLC và thiết bị ngoại vi :...................................................21
 1.2.6. Các lệnh cơ bản: .......................................................................................31
 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN THIẾT BỊ............................................................47
 2.1.Đặt vấn đề:.......................................................................................... 47
 2.2. Mô hình điều khiển hệ thống đèn giao thông ngã tư: ...................... 48
 2.2.1.Giới thiệu chung........................................................................................48
 2.2.2 Mô hình điều khiển hệ thống đèn giao thông ngã tư.................................48
 2.3.Xác định thiết bị cho hệ thống điều khiển ......................................... 50
 2.3.1.PLC S7 300 CPU313C:............................................................................50
 2.3.2.Phần mềm TIA Portal V15:.......................................................................53
 2.3.3.Nút nhấn: ...................................................................................................57
 2.3.4.Đèn báo tín hiệu: .......................................................................................59
 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH TỦ ĐIỆN HỆ THỐNG
ĐÈN GIAO THÔNG........................................................................................60
 1.1.Tổng quan:.......................................................................................... 60
 3.1. Phân tích về hệ thống:....................................................................... 61
 3.1.1. Quy trình công nghệ: ..............................................................................61

5
 3.1.2. Sơ đồ mô tả công nghệ: ..........................................................................62
 3.1.3. Giản đồ mô tả thời gian đèn sáng: .........................................................62
 3.1.4. Sơ đồ kết nối PLC...................................................................................63
 3.2. Viết chương trình điều khiển cho hệ thống ...................................... 64
 3.2.1. Lập bảng địa chỉ......................................................................................64
 3.2.3. Chương trình điều khiển...........................................................................65
 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ NGHỊ KIẾN..................................................67
 Kết luận ..............................................................................................................67

6
DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ BẢNG BIỂU
Hình 1: Khối cơ bản của PLC .......................................................................................11
Hình 2: Các khối chức năng đặc biệt của PLC..............................................................13
Hình 3: Sơ đồ ghép nối hệ điều khiển PLC của Siemes................................................13
Hình 4: Quá trình hoạt động của 1 vòng quét ...............................................................14
Hình 5: Tổng quan Siemens S7- 300.............................................................................17
Hình 6: Biểu đồ bậc thang.............................................................................................20
Hình 7: Giao diện ban đầu của TIA Portal....................................................................22
Hình 8: Kết nối PLC với máy tính ................................................................................25
Hình 9: Thao tác thay đổi địa chỉ MPI ..........................................................................26
Hình 10: Lưu cấu hình phần cứng.................................................................................26
Hình 11: Download thông tin phần cứng ......................................................................27
Hình 12: Download trực tiếp từ chương trình LAD/STL/FBD.....................................28
Hình 13: Khối thực hiện chức năng RESET .................................................................32
Hình 14: Khối thực hiện chức năng SET. .....................................................................32
Hình 15: Khối thực hiện chức năng RS.........................................................................33
Hình 16: Khối thực hiện chức năng SR.........................................................................33
Hình 17: Cơ cấu chung của Timer.................................................................................34
Hình 18: Bộ thời gian SP...............................................................................................36
Hình 19: Giản đồ thời gian của bộ tạo trễ kiểu SP........................................................36
Hình 20: Khối hàm thời gian SE ...................................................................................37
Hình 21: Giản đồ thời gian khối SE ..............................................................................37
Hình 22: Sơ đồ khối hàm SD.........................................................................................38
Hình 23: Giản đồ thời gian SD......................................................................................39
Hình 24: Khai báo bộ thời gian SS................................................................................40
Hình 25: Giản đồ thời gian hàm SS...............................................................................40
Hình 26: Sơ đồ khối.......................................................................................................41
Hình 27: Giản đồ thời gian............................................................................................41
Hình 28: Sơ đồ khối bộ đếm tiến lùi. ............................................................................44
Hình 29: Sơ đồ khối bộ đếm tiến...................................................................................44

7
Hình 30: Sơ đồ khối bộ đếm lùi. ...................................................................................45
Hình 31: Khối thực hiện chức năng so sánh bằng nhau................................................46
Hình 32: Khối thực hiện chức năng so sánh..................................................................46
Hình 33: Khối thực hiện chức năng so sánh hai số thực...............................................47
Hình 34: Sơ đồ phân luồng giao thông..........................................................................48
Hình 35: PLC S7-300 CPU313C..................................................................................50
Hình 36: Giao diện ban đầu của TIA Portal..................................................................54
Hình 37: Nút nhấn .........................................................................................................58
Hình 38: Cấu tạo nút nhấn thường mở ..........................................................................58
Hình 39: Cấu tạo nút nhấn thường đóng .......................................................................59
Hình 40: Đèn báo tín hiệu 220VAC PHI 22 .................................................................59
Hình 41: Sơ đồ hệ thống đèn giao thông .....................................................................62
Hình 42: Giản đồ mô tả thời gian đèn sáng.................................................................63
Hình 43: Sơ đồ kết nối PLC .........................................................................................63
Hình 44: Chương trình điều khiển.................................................................................66
Hình 45: Hình ảnh sản phẩm.........................................................................................68

8
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài/ Lý do chọn đề tài:
Ngày nay,với sự ra đời của các thiết bị tự động hóa. Những thành tựu trong
công nghệ điều khiển tự động đã có phép người ta tích hợp hệ thống có các giải
pháp kỹ thuật linh hoạt, tối ưu và tự động hóa hoàn toàn.
Trong tất cả các lĩnh vực kinh tế, chính trị, văn hóa, xã hội…Tự động hóa
đã dần khẳng định được vai trò cực kỳ quan trọng và tất yếu của mình. Sự phát
triển toàn diện của một xã hội luôn song hành với sự phát triển của khoa học
công nghệ.
Giao thông là một vấn đề quan trọng của xã hội và việc giải quyết vấn đề
giao thông là một công việc mà toàn xã hội phải quan tâm. Hiện nay tại các giao
lộ, ngã ba, ngã tư…rất đông người qua lại nên vấn đề ùn tắc giao thông là
không thể tránh khỏi, thậm chí xảy ra tại nạn do người qua đường không có ý
thức hoặc do các loại xe tranh nhau qua đường mà không chấp hành luật lệ giao
thông. Để giảm bớt tai nạn và hiện tượng ùn tắc thì phải có Cảnh sát giao thông
túc trực làm nhiện vụ phân luồng và điều tiết giao thông, đặc biệt là những giờ
cao điểm. Nhưng khi cảnh sát giao thông không còn nhiệm vụ thì tình trạng ùn
tắc vẫn tiếp tục xảy ra, và lại hệ thống đường bộ ở Việt Nam còn khá phức tạp
nên phải cần số lượng lớn cảnh sát giao thông ở các giao lộ, ngã ba, ngã tư…Vì
vậy phải tốn khá nhiều chi phí cho vấn đề này. Chính vì điều này sẽ mang lại
hiệu quả kinh tế không cao và không văn minh.
Xuất phát từ những yêu cầu của thực tiễn nên việc nghiên cứu, thiết kế và
chế tạo các chốt đèn giao thông tự động là rất cần thiết và hữa ích. Mạch đèn
giao thông trông không có gì lôi cuốn hay đẹp nhưng công dụng của nó thì rất
thiết thực và ai cũng phải công nhận. Với mật độ cư dân đông trong khi đường
xá nước ta chưa được cải thiện mấy thì nó đóng vai trò điều tiết giao thông,
giảm ách tắc, tai nạn. Đó là công dụng trực tiếp còn công dụng gián tiếp thì
sao ? Có rất nhiều chương trình để sử dụng cho hệ thống đèn giao thông chẳng
hạn : dùng vi xử lí, dùng các IC kỹ thuật số, dùng PLC…

9
Sau đây xin được trình bày phương pháp sử dụng chương trình PLC cho chốt
đèn giao thông.
2. Mục đích nghiên cứu:
Là sinh viên ngành điện - điện tử từ những biết về PLC sẽ tạo nhiều thuận lợi
để làm việc tốt hơn. Khi đang còn ngồi trên ghế nhà trường, việc tìm hiểu,
nghiên cứu để nắm vững phương pháp lập trình trên PLC rất có ý nghĩa và là
điều kiện tốt nhất học hỏi , tích lũy kinh nghiệm.
Với đề tài tốt nghiệp này giúp ích cho chúng em rất nhiều trong quá trình
học hỏi đó. Mục đích nghiên cứu chỉ đề làm quen với thực tế, thấy được mối
quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn. Mục đích của đề tài nhằm:
- Tìm hiểu về phần cứng và phần mềm của PLC
- Tìm hiểu và sử dụng chương trình mô phỏng PLC
- Biết cách sử dụng các lệnh sử dụng trong chương trình PLC.
- Ứng dụng PLC để viết chương trình đèn giao thông cho chốt đèn giao thông tại
các giao lộ.
3. Phạm vi nghiên cứu:
- Chỉ tìm hiểu về PLC Siemenes
- Phần cứng và phần mềm PLC Siemenes
- Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông.
- Xây dựng mô hình thực tế.
4. Phương pháp nghiên cứu:
- Tìm hiểu tài liệu qua các tập giáo trình,sách vở
- Nghiên cứu trên Internet
- Nghiên cứu, học hỏi ở bạn bè và thầy cô
- Thiết kế, lắp đặt mô hình tủ điện.

10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300
1.1. TỔNG QUAN VỀ PLC
1.1.1. Lịch sử phát triển PLC:
Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được sáng tạo
ra từ ý tưởng ban đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motors vào năm
1968 nhằm thay thế những mạch điều khiển bằng Rơle và thiết bị điều khiển rời
rạc cồng kềnh.
Đến giữa thập niên 70, công nghệ PLC nổi bật nhất là điều khiển tuần tự theo
chu kỳ và theo bít trên nền tảng của CPU. Thiết bị AMD 2901 và AMD 2903 trở
nên ngày càng phổ biến. Lúc này phần cứng cũng phát triển: bộ nhớ lớn hơn, số
lượng ngõ vào/ra nhiều hơn, nhiều loại module chuyên dụng hơn. Vào năm 1976,
PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào/ra ở xa bằng kỹ thuật truyền thông,
khoảng 200 mét.
Đến thập niên 80, bằng sự nỗ lực chuẩn hoá hệ giao tiếp với giao diện tự động
hoá, hãng General Motors cho ra đời loại PLC có kích thước giảm, có thể lập trình
bằng biểu tượng trên máy tính cá nhân thay vì thiết bị lập trình đầu cuối chuyên
dụng hay lập trình bằng tay.
Đến thập niên 90, những giao diện phần mềm mới có cấu trúc lệnh giảm và
cấu trúc của những giao diện được cung cấp từ thập niên 80 đã được đổi mới.
Cho đến nay những loại PLC có thể lập trình bằng ngôn ngữ cấu trúc lệnh
(STL), sơ đồ hình thang (LAD), sơ đồ khối (FBD).
Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như: Siemens, Allen-Bradley,
General Motors, Omron, Mitsubishi, Festo, LG, GE Fanuc, Modicon…
PLC của Siemens gồm có các họ: Simatic S5, Simatic S7, Simatic S500/505.
Mỗi họ PLC có nhiều phiên bản khác nhau, chẳng hạn như: Simatic S7 có S7-200,
S7-300, S7-400… Trong đó mỗi loại S7 có nhiều loại CPU khác nhau như S7-
300 có CPU 312, CPU 314, CPU 316, CPU 315-2DP, CPU 614…

11
1.1.2 Khái niệm PLC:
- PLC là chữ viết tắt của "Programmable Logic Controller" được hiểu là bộ điều
khiển có khả năng lập trình được. Chương trình do con người lập ra và nạp vào
bộ nhớ của PLC sau đó PLC sẽ thực hiện logic của quá trình điều khiển, PLC thực
chất là một Modull hoá của quá trình điều khiển thiết bị bằng vi mạch (IC). Về
mặt cấu trúc PLC được thiết kế dựa trên những nguyên tắc kiến trúc máy tính. Nó
chính là một máy tính công nghiệp để thực hiện một dãy quá trình sản xuất và
thường gắn ngay tại nơi sản xuất để thuận tiện cho việc vận hành và theo dõi.
- Hiện nay trên thế giới PLC được sản xuất rất đa dạng về chủng loại, do các hãng
sản xuất như: Mitsubisi, Omron, Siements, Fefaus…
1.1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của PLC
a. Cấu tạo cơ bản của PLC:
Trong hệ thống điều khiển sử dụng PLC điển hình thì có 3 khối chính:
-
Khối tiếp nhận tín hiệu đầu vào
-
Khối xử lý trung tâm CPU
-
Khối xuất tín hiệu ra ngoài
Hình 1: Khối cơ bản của PLC

12
- Nguồn cung cấp (Power Supply) biến đổi điện cung cấp từ bên ngoài mức
thích hợp cho các mạch điện tử bên trong PLC (thông thường là 220VAC Æ
5VDC hoặc 12VDC).
- Phần giao diện đầu vào biến đổi các đại lượng điện đầu vào thành các mức tín
hiệu số (digital) và cấp vào cho CPU xử lý.
- Bộ nhớ (Memory) lưu chương trình điều khiển được lập bởi người dùng và
các dữ liệu khác như cờ , thanh ghi tạm, trạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu
ra,... Nội dung của bộ nhớ được mã hoá dưới dạng mã nhị phân.
- Bộ xử lý trung tâm (CPU) tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưu
trong bộ nhớ, xử lý các đầu vào và đưa ra kết quả kết xuất hoặc điều khiển cho
phần giao diện đầu ra (output).
- Phần giao diện đầu ra thực hiện biến đổi các lệnh điều khiển ở mức tín hiệu số
bên trong PLC thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngoài như đóng mở rơle,
biến đổi tuyến tính số-tương tự,..
Thông thường PLC có kiến trúc kiểu module hoá với các thành phần chính ở
trên có thể được đặt trên một module riêng và có thể ghép với nhau tạo thành một
hệ thống PLC hoàn chỉnh.
- Bộ nhớ ROM: đây là bộ nhớ không thay đổi được. Bộ nhớ này chỉ nạp được 1
lần nên hiện nay nó ít được sử dụng hơn các loại khác.
- Bộ nhớ RAM: đây là bộ nhớ có thể thay đổi được và dùng để chứa các chương
trình ứng dụng cũng như dữ liệu. Dữ liệu trên RAM sẽ mất khi mất điện, do vậy
cần có Pin nuôi riêng.
- Bộ nhớ EPROM: cũng giống như ROM , nguồn nuôi không cần Pin. Tuy
nhiên có thể xóa nội dung trong nó bằng cách chiếu tia cực tím và nạp lại bằng
máy nạp.
- Bộ nhớ EEPROM: kết hợp giữa bộ nhó kiểu RAM và EPROM, nó có thể nạp
và xóa bằng tín hiệu điện, tuy nhiên số lần xóa-nạp bị hạn chế.

13
Trên thực tế, để đáp ứng tốt các bài toán điều khiển số thì PLC có thêm các
khối chức năng đặc biệt như: Bộ đếm (Counter), Bộ định thời (Timer) hay các
khối hàm chuyên dụng (so sánh, phép tính số học…)
Và để có thể hoạt động được, PLC cần sự trợ giúp của máy tính và 1 số phụ kiện
khác. Sơ đồ ghép nối như trong hình vẽ sau:
Hình 2: Các khối chức năng đặc biệt của PLC
Hình 3: Sơ đồ ghép nối hệ điều khiển PLC của Siemes

14
b.. Nguyên lý hoạt động:
PLC thực hiện các công việc của mình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp
còn được gọi là 1 vòng quét. Mỗi vòng quét được bắt đầu từ việc chuyển dữ liệu
từ đầu vào đến miền nhớ I, sau đó là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong
từng vòng quét, chương trình thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng của
khối OB1. Sau khi thực hiện xong giai đoạn này, dữ liệu sẽ được chuyển từ
miền nhớ Q ra các đầu ra số. Vòng quét sẽ kết thúc bằng giai đoạn xử lý các yêu
cầu truyền thông ( nếu có ) và kiểm tra trạng thái của CPU
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện xong 1 vòng quét gọi là thời gian vòng quét
(scan time). Thời gian vòng quét không cố định mà phụ thuộc vào số lệnh phải
thực hiện trong chương trình và khối lượng dữ liệu truyền thông trong vòng
quét đó. Như vậy, thời gian trễ để nhận tín hiệu, xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển
đúng bằng thời gian vòng quét. Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính
thời gian thực của chương trình điều khiển PLC. Thời gian vòng quét càng ngắn
thì tính thời gian thực của chương trình càng cao.
* Cấu trúc chương trình:
Có thể lập trình cho PLC dưới 2 dạng khác nhau:
Hình 4: Quá trình hoạt động của 1 vòng quét

15
- Lập trình tuyến tính: Toàn bộ chương trình nằm trong 1 khối của bộ nhớ. Loại
này phù hợp với những bài toán nhỏ, đơn giản và khối được chọn luôn luôn là
khối OB1.
- Lập trình có cấu trúc: Chương trình được chia làm nhiều phần nhỏ và mỗi phần
thực thi 1 nhiệm vụ riêng biệt. Các phần nhỏ này nằm trong các khối riêng biệt
trong PLC. Hình thực lập trình này áp dụng khi bài toán phức tạp, yêu cầu đa chức
năng.
1.1.4 Ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của PLC
+ Ưu điểm :
- Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn
- Thực hiện được các thuật toán phức tạp và độ chính xác cao.
- Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản và sửa chữa.
- Cấu trúc PLC dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra,
mở rộng chức năng khác.
- Khả năng chống nhiễu tốt, hoàn toàn làm việc tin cậy trong môi trường công
nghiệp.
- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: Máy tính, nối mạng
truyền thông với các thiết bị khác.
+ Nhược điểm:
- Giá thành còn cao so với kiểu điều khiển bằng role truyền thống.
- Việc sủa chữa khi PLC gặp sự cố rất khó khăn vì đòi hỏi trình độ cao.
+ Phạm vi ứng dụng :
PLC được ứng dụng vô cùng rộng rãi trong nhiều nghành, nhiều lĩnh vực
khác nhau như:
- Hóa học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống dẫn

16
- Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hóa trong chế tạo máy, cân đông, quá trình
lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại ...
- Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thí nghiệm vật liệu, cân đong, các
khâu hoàn tất sản phẩm, do cắt giấy.
- Bột giấy, giấy, xử lý giấy: Điều khiển máy băm, quá trình ủ boat, quá trình
cáng, quá trình gia nhiệt ...
- Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: Phân loại sản phẩm, đếm sản phẩm, kiểm tra
sản phẩm, kiểm soát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây ...) cân đong,
đóng gói, hòa trộn ...
- Kim loại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra
chất lượng.
- Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý các tuabin...) các
trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu
mỏ).v…v
1.2. TÌM HIỂU VỀ PLC S7-300:
1.2.1. Khái quát chung:
PLC S7-300 là 1 dòng PLC mạnh của Siemens, S7-300 phù hợp cho các ứng
dụng lớn và vừa với các yêu cầu cao về các chức năng đặc biệt như truyền thông
mạng công nghiệp, chức năng công nghệ, và các chức năng an toàn yêu cầu độ tin
cậy cao. PLC S7-300 là thiết bị điều khiển logic khả trình cỡ trung bình. Thiết kế
dựa trên tính chất của PLC S7-200 và bổ sung các tính năng mới. Kết cấu theo
kiểu các module sắp xếp trên các thanh rack.
Trong hệ thống điều khiển tự động hoá PLC được xem như một trái tim, với
chương trình ứng dụng được lưu trong bộ nhớ của PLC. Nó điều khiển trạng thái
của hệ thống thông qua tín hiệu phản hồi ở đầu vào, dựa trên nền tảng của chương
trình logic để quyết định quá trình hoạt động và xuất tín hiệu đến các thiết bị đầu

17
ra. PLC có thể hoạt động độc lập hoặc có thể kết nối với nhau và với máy tính chủ
thông qua mạng truyền thông để điều khiển một quá trình phức tạp.
1.2.2. Phần cứng của PLC S7-300:
PLC S7-300 được thiết kế theo kiểu module. Các module này sử dụng cho
nhiều ứng dụng khác nhau. Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module rất thuận
tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống.
Số các module được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng, song tối thiểu
bao giờ cũng có một module chính là module CPU. Các module còn lại là những
module truyền và nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài, các module
chức năng chuyên dụng… Chúng được gọi chung là các module mở rộng.
 Các module mở rộng gồm có:
- Module nguồn (PS).
- Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra (SM), gồm có: DI, DO, DI/DO, AI,
AO, AI/AO.
- Module ghép nối (IM).
- Module chức năng điều khiển riêng (FM).
- Module phục vụ truyền thông (CP).
Hình 5: Tổng quan Siemens S7- 300
Module nguồn PS307 của S7-300:

18
Module PS307 có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn xoay chiều 120/230V thành
nguồn một chiều 24V để cung cấp cho các module khác của PLC. Ngoài ra còn
có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho các cảm biến và các cơ cấu tác động có công
suất nhỏ.
Module nguồn thường được lắp đặt bên trái hoặc phía dưới của CPU tuỳ theo
cách lắp đặt theo bề ngang hoặc theo chiều dọc.
Module nguồn PS307 có 3 loại: 2 A, 5A và 10 A.
Mặt trước của module nguồn gồm có:
Một đèn Led báo hiệu trạng thái điện áp ra 24 V.
Một công tắc dùng để bật / tắt điện áp ra.
Một nút dùng để chọn điện áp đầu vào là 120 VAC hoặc 230VAC.
Mặt sau của module gồm có các lỗ dùng để nhận điện áp vào và ra.
Khối xử lý trung tâm (CPU):
Module CPU là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ
định thời, bộ đếm và cổng truyền thông (RS485)… và có thể có một vài cổng
vào/ra số. Các cổng vào ra số này được gọi là cổng vào ra onboard.
Trong họ PLC S7-300 các module CPU được đặt tên theo bộ vi xử lí có trong
nó, như : module CPU312, module CPU314, module CPU315,…
Ngoài ra còn có các module được tích hợp sẵn cũng như các khối hàm đặt
trong thư viện của hệ điều hành phục vụ cho việc sử dụng các cổng vào /ra onboard,
được phân biệt bằng cụm chữ cái IFM (Intergrated Function Module). Ví dụ
module CPU312 IFM, module CPU314 IFM… Bên cạnh đó còn có loại CPU với
hai cổng truyền thông, trong đó cổng thứ hai có chức năng chính là phục vụ nối
mạng phân tán và kèm theo phần mềm tiện dụng tích hợp sẵn trong hệ điều hành.
Các loại module CPU này được phân biệt bằng cách thêm cụm từ DP (Distributed
port) trong tên gọi. Ví dụ: module CPU315-2DP, module CPU316-2DP.

19
1.2.3. Ngôn ngữ lập trình:
Ngôn ngữ lập trình PLC là thuật ngữ dùng để nói đến việc con người sử dụng
những ngôn ngữ mà PLC hiểu được để giao tiếp với nó, điều khiển nó hoạt động
theo ý đồ mà người lập trình đề ra nhằm đáp ứng những yêu cầu trong thực tiễn.
Có 3 loại ngôn ngữ lập trình PLC được sử dụng nhiều nhất hiện nay là:
– Ngôn ngữ lập trình LAD (Ladder logic)
– Ngôn ngữ lập trình FBD (Function Block Diagram)
– Ngôn ngữ lập trình STL (Statement List)
*Ngôn ngữ lập trình LAD ( Ladder Logic):
Ladder Logic (còn được gọi là sơ đồ bậc thang hoặc LD/LAD) là một ngôn
ngữ lập trình được sử dụng để lập trình PLC (Programmable Logic Controller).
Nó là một ngôn ngữ lập trình PLC đồ họa thể hiện các hoạt động logic với ký hiệu
tượng trưng. Logic bậc thang được tạo ra từ các nấc thang logic, tạo thành thứ
trông giống như một cái thang – do đó có tên là “Ladder Logic” hay “Ladder
Diagram”.
*Cách viết chương trình LAD:
LAD là một ngôn ngữ lập trình đồ họa sử dụng một loạt các đường ray và bậc
thang chứa các ký hiệu logic và được kết hợp để tạo thành các biểu thức ra quyết
định. Ladder Logic thực sự trông giống như một bậc thang và thường được gọi là
lập trình LAD.
Các đường ray trong sơ đồ bậc thang đại diện cho các dây cung cấp của mạch
điều khiển logic rơle. Có một đường ray cấp điện áp dương ở phía bên trái và một
đường ray cấp điện áp bằng không ở phía bên tay phải. Trong sơ đồ bậc thang,
luồng logic là từ thanh ray bên trái sang thanh ray bên phải.
Các bậc thang trong sơ đồ bậc thang đại diện cho các dây kết nối các thành
phần của mạch điều khiển rơ le. Trong sơ đồ bậc thang, các ký hiệu được sử dụng

20
để biểu diễn các thành phần rơle. Các ký hiệu được đặt trong bậc thang để tạo
thành một mạng lưới các biểu thức logic.
Khi triển khai chương trình logic bậc thang trong PLC, có bảy phần cơ bản
của sơ đồ bậc thang cần biết. Chúng là đường ray, bậc thang, đầu vào, đầu ra, biểu
thức logic, ký hiệu địa chỉ / tên biến và nhận xét. Một số yếu tố này là cần thiết
và những yếu tố khác là bổ sung.
Để giúp hiểu cách vẽ sơ đồ logic bậc thang, mình sẽ trình bày bảy phần cơ
bản của biểu đồ bậc thang một cách chi tiết dưới đây:
Hình 6: Biểu đồ bậc thang
Đường ray: có hai đường ray trong một sơ đồ bậc thang được vẽ thành các
đường thẳng đứng chạy dọc xuống phần cuối cùng của trang. Ở trong mạch rơ le,
chúng sẽ đại diện cho nguồn điện, nơi dòng điện đi từ phía bên trái sang bên tay
phải.
Nhận xét cho thanh ngang 1
Tên địa
chỉ
Tên địa
chỉ
Tên địa
chỉ
Thanh
ngang 1
Thanh
ngang 2
Tên địa
chỉ
Tên địa
chỉ
Tên địa
chỉ
Thanh
ngang 3
Tên địa
chỉ
Tên địa
chỉ
Tên địa
chỉ
Đầu vào và biểu thức Logic Đầu ra
Đường
ray
Đường
ray

21
Rung (nấc thang): các bậc thang được vẽ thành các đường ngang và nối các
đường ray với các biểu thức logic. Trong mạch rơle, chúng sẽ đại diện cho các
dây kết nối nguồn điện với các thành phần chuyển mạch (nút nhấn, công tắc,..) và
rơle.
Đầu vào: là các tác động điều khiển bên ngoài chẳng hạn như nút nhấn đang
được nhấn hoặc công tắc hành trình được kích hoạt. Các đầu vào thực sự được nối
cứng với các đầu cuối PLC và được biểu diễn trong sơ đồ bậc thang bằng biểu
tượng tiếp điểm thường mở (NO) hoặc thường đóng (NC).
Đầu ra: là các thiết bị bên ngoài được bật và tắt như động cơ điện hoặc van
điện từ. Các đầu ra cũng được nối cứng với các đầu cuối PLC và được biểu diễn
trong sơ đồ bậc thang bằng ký hiệu cuộn dây rơ le.
Biểu thức Logic: được sử dụng kết hợp với các đầu vào và đầu ra để hình
thành các quá trình hoạt động điều khiển mong muốn.
Ký hiệu địa chỉ & tên biến: ký hiệu địa chỉ mô tả cấu trúc, xác định địa chỉ
trong bộ nhớ biểu thức logic cho các đầu vào, đầu ra của PLC. Các tên biến là mô
tả cho các địa chỉ được phân bổ.
Nhận xét (chú thích, bình luận): thường được hiển thị ở đầu mỗi bậc thang và
được sử dụng để mô tả các biểu thức logic và quá trình hoạt động điều khiển mà
bậc thang hoặc các nhóm bậc thang đang thực hiện. Việc hiểu sơ đồ bậc thang trở
nên dễ dàng hơn rất nhiều bằng cách sử dụng các nhận xét.
1.2.5.Nối ghép giữa PLC và thiết bị ngoại vi :
* Sử dụng TIA Portal V15:
TIA Portal V15 :là một ứng dụng tiện dụng sẽ cung cấp cho bạn quyền truy
cập không giới hạn vào một loạt các dịch vụ tự động số hóa từ kỹ thuật tích hợp
và lập kế hoạch kỹ thuật số đến vận hành minh bạch.

22
- Nó sẽ rút ngắn thời gian tiếp thị như các công cụ mô phỏng. Nó làm tăng
năng suất của palnt với sự trợ giúp của các đường chéo bổ sung cũng như
các chức năng quản lý năng lượng. Cổng thông tin SIMATIC TIA cung cấp
cho bạn sự linh hoạt rộng hơn bằng cách kết nối với cấp quản lý.
- Nó được coi là cổng thông tin hoàn hảo để tham gia vào Doanh nghiệp
số. Ứng dụng này bổ sung đầy đủ các ưu đãi từ Siemens cho các công ty
trên con đường đến với Công ty 4.0 kết nối tốt với MindSphere và bạn có
thể thực hiện các phân tích và nhận các dịch vụ với chất lượng trên toàn thế
giới.
 Một số thao tác cơ bản khi làm quen với phần mềm:
- Tạo project mới:
Hình 7: Giao diện ban đầu của TIA Portal
- Giao diện tổng quan trên trước khi lập trình

23
- Giao diện thiết bị
- Tag của PLC:

24
- Giao diện lập trình :
Làm việc với PLC:
 Sau khi đã hoàn tất việc lập dự án (Project) lúc này ta sẽ đi sang phần các
thao tác làm việc với PLC như: ghép nối máy tính và PLC, download
chương trình ứng dụng, mô phỏng chương trình ứng dụng, giám sát bảng
biến chương trình,…

25
Quy định địa chỉ MPI cho module CPU:
 Khi nói về Step7 ta đã có đề cập đến vấn đề ghép nối máy tính hay máy
 Lập trình (PG) với trạm PLC. Máy tính/máy lập trình được ghép nối với
module CPU qua cổng truyền thông nối tiếp RS232 (COM) của máy tính
hay cổng MPI (MPI card) hay cổng CP (CP card) là còn tùy vào bộ giao
diện được sử dụng. Tương tự cũng có nhiều khả năng nối PLC với máy tính,
song để truyền thông nhờ Step7 thì PLC luôn phải được nối với máy tính
qua cổng lập trình RS485.
Hình 8: Kết nối PLC với máy tính
 Sau khi ghép nối module CPU với máy tính về phần cứng ta cần phải
định nghĩa thêm địa chỉ truyền thông cho trạm PLC. Điều này là cần vì một
máy tính/máy lập trình có thể cùng một lúc làm việc được với nhiều trạm
PLC. Mặc định, các module CPU đều có địa chỉ là 2 (địa chỉ MPI). Muốn
thay đổi ta vào mục Object Properties của module CPU, trong đó ta chọn
tiếp General  MPI và chỉnh sửa lại địa chỉ MPI như dưới hình.

26
Hình 9: Thao tác thay đổi địa chỉ MPI
Trao đổi thông tin phần cứng cho S7-300:
 Sau khi đã định nghĩa lại địa chỉ MPI cho trạm PLC và các thông tin
phần cứng khác, ta tiến hành ghi lại địa chỉ đó lên module CPU để CPU xác
nhận lại địa chỉ vừa được đặt. Quá trình ghi thông tin phần cứng cho PLC
gồm các bước sau:
+ Lưu cấu hình phần cứng (Save and Compile).
Hình 10: Lưu cấu hình phần cứng

27
+ Download thông tin phần cứng xuống CPU.
 Bên cạnh việc ghi cấu hình phần cứng vừa soạn thảo vào module CPU ta
cũng có thể đọc ngược bảng cấu hình cứng hiện có từ CPU vào Project bằng
cách nhấn vào biểu tượng Upload trong của sổ HW Config (hoặc chọn PLC
 Upload). Với việc đọc ngược cấu hình cứng này ta cũng đọc được luôn cả
toàn bộ chương trình hiện có trong Load Memory của module CPU vào
Project.
Ghi chương trình ứng dụng vào CPU:
 Các chương trình ứng dụng sau khi được soạn thảo ở các khối logic sẽ
được ghi vào CPU (download) cụ thể là vào vùng nhớ Load Memory bằng 2
cách như sau:
+ Download trực tiếp từ module soạn thảo chương trình LAD/STL/FBD.
Upload từ CPU
Download xuống CPU
Hình 11: Download thông tin phần cứng

28
+ Download toàn bộ các khối logic từ cửa sổ Step7 Manager.
 Ta có thể chọn toàn bộ chương trình ứng dụng chứa trong các khối logic
để download xuống. Ta cũng có thể chọn toàn bộ thư mục Blocks để
download toàn bộ chương trình. Mặt khác, ta cũng có thể quyết định sẽ
download những khối logic cần thiết.
 Chú ý, nếu sử dụng muốn khối logic hoạt động chúng ta cần có lệnh gọi
các khối này trong OB1.
Giám sát việc thực thi chương trình:
 Sau khi download chương trình vào CPU thì nội dung của Load Memory
và thư mục Blocks của Project trong máy tính đồng nhất. Nếu bật công tắc
(keyswitch) từ STOP sang RUN, CPU sẽ sẽ thực hiện chương trình trong
Download trực tiếp
Với cách ghi này
thì chỉ có chương
trình nằm trong
khối logic hiện
tại được
download xuống
CPU.
Hình 12: Download trực tiếp từ chương trình LAD/STL/FBD.

29
Load Memory của nó theo vòng quét và quá trình thực hiện này được Step7
giám sát thông qua chương trình tương ứng trong Project.
 Để giám sát một chương trình có trong khối logic ta cần mở khối đó bằng
module LAD/STL/FBD trước tiên.
 Để vào màn hình giám sát hoạt động của
 chương trình ta chọn vào biểu tượng Monitor trên thanh công cụ.
Mô phỏng hoạt động S7-300 bằng S7-PLCSim:

30
 Phần Step7 tích hợp sẵn một module S7-PLCSim với chức năng là một
PLC S7-300 ảo để giúp người dùng có thể thử nghiệm chương trình ứng
dụng sau khi soạn thảo.
 Để mở module mô phỏng S7-PLCSim trong Step7 ta làm như sau:
+ Options  Simulate Modules
+ Hoặc chọn vào biểu tượng PLCSim trên cửa sổ Step7
+ Module PLCSim của Step7 có các thành phần tương ứng với một PLC
S7-300 thật như các nút Keyswitch để chọn chế độ hoạt động, cũng như các ngõ
vào, ngõ ra và các vùng nhớ counter, timer, …
- Để tiến hành mô phỏng chương trình ta cần phải thay đổi trạng thái của
ngõ vào và ngõ ra hoặc trong trường hợp cần quản lí – giám sát dữ liệu tại
các vùng nhớ như timer, counter thì ta cần phải lấy các ngõ vào/ra và các
vùng nhớ này bằng cách như sau: Insert  chọn dạng vùng nhớ.
 Đến lúc này, ta có thể sử dụng S7-PLC Sim để kết hợp với module
LAD/STL/FBD để tiến hành mô phỏng chương trình ứng dụng trên PLC S7-
300 ảo.
 Chúng ta cần thực hiện 3 bước sau đây để có thể tiến hành mô phỏng:
+ Gọi module S7-PLC Sim.

31
+ Trên cửa sổ Step7 chọn vào biểu tượng 
+ Download chương trình ứng dụng xuống PLC ảo.
+ Mô phỏng chương trình.
 Ta cần mở chương trình bằng ứng dụng bằng module LAD/STL/FBD để
kết hợp với PLC Sim để tiến hành mô phòng chương trình.
 Tại module ta chuyển sang trạng thái bằng cách nhấn Monitor
 Sau đó tác động vào phần cứng ảo của PLC Sim
Chú ý:
 Nếu trong quá trình Download chương trình ứng dụng cho PLC S7-300 ta
không tắt module S7-PLCSim thì chương trình sẽ mặc định download vào
S7-PLC Sim chứ không xuống PLC thực.
1.2.6. Các lệnh cơ bản:
 Lệnh nhập:
Tiếp điểm thường mở trong LAD:
Tiếp điểm thường mở sẽ được đóng nếu giá trị bit =1và ngược lại
Toán hạng bit: I,Q,M,SM,T,C,V
Tiếp điểm thường đóng trong LAD:
Tiếp điểm thường đóng sẽ được mở khi giá trị bit = 1 và ngược lại.
 Lệnh xuất:
Đầu ra trong LAD:
Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích khi có dòng điều khiển đi qua.

32
 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm:
 Lệnh xoá RESET:
Toán hạng là địa chỉ bit I, Q, M, T, C, D, L.
FBD LAD STL
Hình 13: Khối thực hiện chức năng RESET
Tín hiệu ra Q4.0 = 0 (Q4.0 sẽ được xoá ) khi I0.0 =1 .
Dữ liệu vào và ra:
Vào: I0.0 : BOOL
Ra : Q4.0 : BOOL
 Lệnh SET: Toán hạng là địa chỉ bit I, Q, M, T, C, D, L.
FBD LAD STL
Hình 14: Khối thực hiện chức năng SET.
Tín hiệu ra Q4.0 = 1 (Q4.0 sẽ được thiết lập ) khi I0.0 =1.
Vào : I0.0 : BOOL
Ra : Q4.0 : BOOL
 Bộ nhớ RS: Toán hạng là địa chỉ bit I, Q, M, D, L.

33
FBD LAD STL
Hình 15: Khối thực hiện chức năng RS.
Khi I0.0 = 1 và I0.1 =0 Merker M0.0 bị Reset và đầu ra Q4.0 là "0". Nếu
I0.0 = 0 và I0.1 = 1 thì Set cho M0.0 và đầu ra Q4.0 là "1".
Khi cả hai đầu vào Set va Reset cùng đồng thời =1 thì M0.0 và Q4.0 có giá
trị là "1".
Vào I0.0, I0.1 : BOOL
Ra Q4.0 : BOOL
 Bộ nhớ SR: Toán hạng là địa chỉ bit I, Q, M, D, L
FBD LAD STL
Hình 16: Khối thực hiện chức năng SR
Khi I0.0 = 1 và I0.1 =0 thì Set cho Merker M0.0 và đầu ra Q4.0 là "1". Nếu
I0.0 = 0 và I0.0 = 1 thì M0.0 bị Reset và đầu ra Q4.0 là "0".
Khi cả hai đầu vào Set va Reset cùng đồng thời =1 thì M0.0 và Q4.0 có giá
trị là "0".
Vào I0.0, I0.1: BOOL
Ra Q4.0: BOOL
Chú ý: Trong kỹ thuật số trạng thái của trigơ RS sẽ bị cấm khi R=1 và S=1. Nên
ở đây có hai loại bộ nhớ RS và SR là loại Trigơ ưu tiên R hay ưu tiên S
 Các lệnh timer

34
Nguyên lý làm việc chung của bộ Timer.
Bộ thời gian Timer là bộ tạo thời gian trễ “” mong muốn giữa tín hiệu vào và
tín hiệu đầu ra.
PLC S7-300 có 5 loại Timer khác nhau. Tất cả 5 loại Timer này đều bắt đầu
tạo thời gian trễ tín hiệu kể từ khi có đột biến lên hoặc xuống ở tín hiệu đầu vào,
được gọi là thời điểm Timer được kích.
Thời gian trễ được khai báo với Timer bằng một giá trị 16 bits (hình 1.5.1)
Bao gồm 2 thành phần:
- S7-300 có 4 loại độ phân giải khác nhau là 10ms, 100ms, 1s,10s.
- Một số nguyên dương trong khoảng tư 0-999 được gọi là gía trị đặt trước PV
( Preset value).
Như vậy thời gian trễ mong muốn được tính là:  = Độ phân giải x PV.
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Không sử dụng
0 0 10ms
0 1 100ms
1 0 1s
1 1 10s
Giá trị PV dưới dạng mã BCD
 
Độ phân giải
Hình 1.5.2. Giá trị PV
Timer
CV
u(t)
PV
Thời gian
trễ đặt
y(t)
T-bit
Hình 17: Cơ cấu chung của Timer

35
Ngay tại thời điểm được kích Timer, giá trị PV được chuyển vào thnh ghi 16 bít
của Timer T-Word (Gọi là thanh ghi CV (current value- giá trị tức thời). Timer
sẽ ghi nhớ khoảng thời gian trôi kể từ khi được kích bằng cách giảm dần một
cách tương ứng nội dung thanh ghi CV. Nếu nội dung CV trở về 0 thì Timer đã đặt
được thời gian trễ mong muốn  và trạng thái đầu ra y(t) sẽ được thay đổi.
S7-300 cho phép 256 timer được đánh số từ T0 -:- T 255. Kí hiệu Tx cũng cũng là địa
chỉ hình thức của thanh ghi CV (T-word) và của đầu ra (T-bit) của timer đó.
Một Timer đang trong chế độ làm việc (sau khi được kích) có thể đưa về trạng thái chờ
khởi động nhờ tín hiệu Reset. Tín hiệu Reset được gọi là tín hiệu xoá và khi có tín hiệu
Reset thì Timer sẽ không làm việc và T-word, T-bit về 0.
Khai báo một timer cần phải có :
+ Khai báo tên timer (T0 -:- T 255 )
+ Khai báo tín hiệu cho phép ( chủ động kích )
+ Khai báo tín hiệu đầu vào: tín hiệu khởi tạo Timer.
+ Khai báo thời gian trễ: Có 2 cách để khai báo như sau:
S5T# 01H30M20S100MS // khi báo thời gian là 1 giờ 30 phút 20 giây và 100 mili
giây.
Khai báo dạng một số nguyên 16 bít.
W#1616#2127// thời gian trễ là 127 giây (1 giây x 127)
 Bộ thời gian SP:
 Sơ đồ khối:
FBD LAD STL

36
Hình 18: Bộ thời gian SP
 Nguyên lý làm việc:
Tại thời điểm sườn lên của tín hiệu vào SET thời gian sẽ đựơc tính đồng thời
giá trị Logic ở đầu ra là "1". Khi thời gian đặt kết thúc giá trị đầu ra cũng trở về
0.
Hình 19: Giản đồ thời gian của bộ tạo trễ kiểu SP.
Khi có tín hiệu RESET (R) thời gian tính lập tức trở về 0 và tín hiệu đầu ra
cũng giá trị là "0".
Tín hiệu đầu vào I0.0 chính là tín hiệu kích. S5T#2s là thời gian đặt 2s
Tín hiệu ra của bộ thời gian tác động tới đầu ra Q4.0
Theo sơ đồ hình vẽ trên: Nếu trạng thái tín hiệu từ ngõ vào S (I0.0) chuyển từ 0
lên 1 thì Timer sẽ khởi động tính thời gian và nó sẽ chạy hết thời gian đặt là 2
giây ( S5T#2S) khi ngõ vào I0.0 giữ mức logic 1. Nếu I0.0 chuyển từ 1 về 0 khi

37
timer chưa chạy hết thời gian đặt (2S) thì Timer sẽ bị dừng lại ngay. Trong
khoảng thời gian đặt, nếu I0.1 chuyển tù 0 về1 khi timer đang chạy thì thời gian
bị đặt lại. Timer chạy thì ngõ ra Q 4.0 là logic 1, nó có giá trị 0 khi hết thời gian
hay khi bị đặt lại (reset).
 Bộ thời gian SE:
FBD LAD STL
Hình 20: Khối hàm thời gian SE
Tại thời điểm sườn lên của tín hiệu vào SET cuối cùng bộ thời gian đựơc
thiết lập và thời gian sẽ đựơc tính đồng thời giá trị Logic ở đầu ra là "1". Kết
thúc thời gian đặt tín hiệu đầu ra sẽ trở về 0.
Hình 21: Giản đồ thời gian khối SE

38
Sơ đồ hình vẽ trên: Nếu trạng thái logic tín hiệu từ ngõ vào S (I0.0) chuyển
từ 0 lên 1 thì Timer sẽ khởi động tính thời gian và nó sẽ chạy hết thời gian đặt là
2 giây ( S5T#2S) ngay cả khi ngõ vào I0.0 chuyển về mức logic 0. Nếu I0.0
chuyển từ 1 về 0 khi timer chưa chạy hết thời gian đặt (2S) thì Timer sẽ tính lại
thời gian từ đầu. Trong khoảng thời gian đặt, nếu I0.1 chuyển tù 0 về1 khi timer
đang chạy thì thời gian bị đặt lại. Timer chạy thì ngõ ra Q 4.0 có mức logic 1, nó
có giá trị 0 khi hết thời gian hay khi bị đặt lại (reset).
 Bộ thời gian SD. (S_ODT) (on delay timer)
FBD LAD STL
Hình 22: Sơ đồ khối hàm SD
- Nguyên lý làm việc:
Tại thời điểm sườn lên của tín hiệu vào SET bộ thời gian đựơc thiết lập và
thời gian sẽ đựơc tính. Kết thúc thời gian đặt tín hiệu đầu ra sẽ có giá trị là "1".
Khi tín hiệu đầu vào kích S là "0" đầu ra cũng lập tức trở về "0" nghĩa là tín hiệu
đầu ra sẽ không được duy trì hi tín hiệu kích có giá trị là "0".

39
Hình 23: Giản đồ thời gian SD
Khi có tín hiệu RESET (R) thời gian tính lập tức trở về "0" và tín hiệu đầu ra
Tín hiệu ra của bộ thời gian tác động tới đầu ra Q4.0.
*)Ví dụ:
Theo sơ đồ hình vẽ trên: Nếu trạng thái logic tín hiệu từ ngõ vào S (I0.0)
chuyển từ 0 lên 1 thì Timer sẽ khởi động tính thời gian và nó sẽ chạy hết thời
gian đặt là 2 giây ( S5T#2S) (với điều kiện ngõ vào I0.0 giữ mức logic 1) và khi
đó đầu ra Q4.0 sẽ lên 1. Nếu I0.0 chuyển từ 1 về 0 khi timer chưa chạy hết thời
gian đặt (2S) thì Timer sẽ dừng, Q4.0 vẫn là mức 0 Trong khoảng thời gian đặt,
nếu I0.1 chuyển từ 0 về 1 khi timer đang chạy thì thời gian bị đặt lại và nó lại
chạy nếu ngõ vào S lên mức logic1.
 Bộ thời gian SS:
FBD LAD STL

40
Hình 24: Khai báo bộ thời gian SS
Hình 25: Giản đồ thời gian hàm SS
Tại thời điểm sườn lên của tín hiệu vào SET bộ thời gian đựơc thiết lập và
thời gian sẽ đựơc tính. Kết thúc thời gian đặt tín hiệu đầu ra sẽ có giá trị 1 giá trị
này vẫn duy trì ngay cả khi tín hiệu đầu vào kích S có giá trị là 0. Khi có tín hiệu
RESET (R) thời gian tính lập tức trở về 0 và tín hiệu đầu ra cũng giá trị là "0".
Tín hiệu ra của bộ thời gian tác động tới đầu ra Q4.0
Theo sơ đồ hình vẽ trên: Nếu trạng thái logic tín hiệu từ ngõ vào S (I0.0)
chuyển từ 0 lên 1 thì Timer sẽ khởi động tính thời gian và nó sẽ chạy hết thời
gian đặt là 2 giây (ngay cả khi ngõ vào I0.0 chuyển về mức logic 0) và khi đó

41
đầu ra Q4.0 sẽ lên 1. Nếu I0.0 chuyển từ 0 lên 1 khi timer chưa chạy hết thời
gian đặt (2S) thì Timer bắt đầu tính lại thời gian. Q4.0 vẫn là mức 0 Trong
khoảng thời gian đặt, nếu I0.1 chuyển từ 0 lên 1 khi timer đang chạy thì thời
gian bị đặt lại và nó lại chạy nếu ngõ vào S lên mức logic 1.
 Bộ thời gian SA: (S_OFFDT)
FBD LAD STL
Hình 26: Sơ đồ khối.
Tại thời điểm sườn lên của tín hiệu vào SET bộ thời gian đựơc thiết lập. Tín
hiệu đầu ra có giá trị là 1. Nhưng thời gian sẽ đựơc tính ở thời điểm sườn xuống
cuối cùng của tín hiệu đầu vao SET(S). Kết thúc thời gian đặt tín hiệu đầu ra sẽ
trở về 0.
Hình 27: Giản đồ thời gian.

42
Tín hiệu I0.0 là tín hiệu kích. Thời gian đặt S5T#2s là 2s
Hàm thời gian sẽ tác động tới đầu ra Q4.0
 Các lệnh counter
Counter thực hiện chức năng đếm tại các sườn lên của các xung đầu vào. S7-
300 có tối đa là 256 bộ đếm phụ thuộc vào từng loại CPU, ký hiệu bởi Cx.
Trong đó x là số nguyên trong khoảng từ 0 đến 255. Trong S7-300 có 3 loại bộ
đếm thường sử dụng nhất đó là : Bộ đếm tiến lùi (CUD), bộ đếm tiến (CU)và bộ
đếm lùi (CD).
Một bộ đếm tổng quát có thể được mô tả như sau:
trong đó:
CU : BOOL là tín hiệu đếm tiến
CD : BOOL là tín hiệu đếm lùi
S : BOOL là tín hiệu đặt
PV : WORD là giá trị đặt trước
R : BOOL là tín hiệu xoá
CV : WORD Là giá trị đếm ở hệ đếm 16
CV_BCD: WORD là giá trị đếm ở hệ đếm BCD
Q : BOOL Là tín hiệu ra .
Quá trình làm việc của bộ đếm được mô tả như sau:
Số sườn xung đếm được, được ghi vào thanh ghi 2 Byte của bộ đếm, gọi là
thanh ghi C-Word. Nội dung của thanh ghi C-Word được gọi là giá trị đếm tức
thời của bộ đếm và ký hiệu bằng CV và CV_BCD. Bộ đếm báo trạng thái của C-
Word ra ngoài C-bit qua chân Q của nó. Nếu CV <> 0 , C-bit có giá trị "1".
Ngược lại khi CV = 0, C- bit nhận giá trị 0. CV luôn là giá trị không âm. Bộ
đếm sẽ không đếm lùi khi CV = 0.

43
Đối với Counter, giá trị đặt trước PV chỉ được chuyển vào C-Word tại thời
điểm xuất hiện sườn lên của tín hiệu đặt tới chân S.
Bộ đếm sẽ được xoá tức thời bằng tín hiệu xoá R (Reset). Khi bộ đếm được
xóa cả C-Word và C- bit đều nhận giá trị 0.
 Khai báo sử dụng:
Việc khai báo sử dụng một Counter bao gồm các bước sau:
Khai báo tín hiệu Enable nếu muốn sử dụng tín hiệu chủ động kích đếm (S):
dạng dữ liệu BOOL
Khai báo tín hiệu đầu vào đếm tiến CU : dạng dữ liệu BOOL
Khai báo tín hiệu đầu vào đếm lùi CD : dạng dữ liệu BOOL
Khai báo giá trị đặt trước PV: dạng dữ liệu WORD
Khai báo tín hiệu xoá: dạng dữ liệu BOOL
Khai báo tín hiệu ra CV nếu muốn lấy giá trị đếm tức thời ở hệ 16. dạng dữ
liệu WORD
Khai báo tín hiệu ra CV-BCD nếu muốn lấy giá trị đếm tức thời ở hệ BCD
dạng dữ liệu WORD
Khai báo đầu ra Q nếu muốn lấy tín hiệu tác động của bộ đếm. dạng dữ liệu
BOOL
Trong đó cần chú ý các tín hiệu sau bắt buộc phải khai báo: Tên của bộ đếm cần
sử dụng, tín hiệu kích đếm CU hoặc CD.
 Bộ đếm tiến lùi:
-Sơ đồ khối :
FBD LAD STL

44
Hình 28: Sơ đồ khối bộ đếm tiến lùi.
- Nguyên lý hoạt động:
Khi tín hiệu I0.2 chuyển từ 0 lên 1bộ đếm được đặt giá trị là 55. Giá trị đầu ra
Q4.0 =1 .
Bộ đếm sẽ thực hiên đếm tiến tại các sườn lên của tín hiệu tại chân CU khi tín
hiệu I0.0 chuyển giá trị từ "0" lên "1"
Bộ đếm sẽ đếm lùi tại các sườn lên của tín hiệu tại chân I0.1 khi tín hiệu
chuyển từ "0" lên "1"
Giá trị của bộ đếm sẽ trở về 0 khi có tín hiệu tai sườn lên của chân R ( I0.3)
 Bộ đếm tiến : CU
FBD LAD STL
Hình 29: Sơ đồ khối bộ đếm tiến

45
Khi tín hiệu I0.2 chuyển từ "0" lên "1" bộ đếm được đặt giá trị là 55. Giá trị
đầu ra Q4.0 =1 . Bộ đếm sẽ thực hiên đếm tiến tại các sườn lên của tín hiệu tại
chân CU khi tín hiệu I0.0 chuyển giá trị từ "0" lên "1"
Giá trị của bộ đếm sẽ trở về 0 khi có tín hiệu tai sườn lên của chân R (I0.3)
Bộ đếm sẽ chỉ đếm đến giá trị <= 999.
 Bộ đếm lùi: CD
FBD LAD STL
Hình 30: Sơ đồ khối bộ đếm lùi.
Khi tín hiệu I0.2 chuyển từ "0" lên "1" bộ đếm được đặt giá trị là 55. Giá trị
đầu ra Q4.0 =1 .
Bộ đếm sẽ thực hiên đếm lùi tại các sườn lên của tín hiệu tại chân CD khi tín
hiệu I0.0 chuyển giá trị từ "0" lên"1"
Giá trị của bộ đếm sẽ trở về 0 khi có tín hiệu tai sườn lên của chân R (I0.3).
Bộ đếm sẽ chỉ đếm đến giá trị >= 0.
 Các lệnh so sánh:
Nhóm lệnh so sánh: (Comparator)
 Nhóm hàm so sánh số nguyên 16 bit: (Integer)

46
FBD LAD STL
Hình 31: Khối thực hiện chức năng so sánh bằng nhau
Có các dạng so sánh hai số nguyên 16 bits như sau :
Hàm so sánh bằng nhau giữa hai số nguyên 16 bits: ==
Hàm so sánh khác nhau giữa hai số nguyên 16 bits: <>
Hàm so sánh lớn hơn giữa hai số nguyên 16 bits: >
Hàm so sánh nhỏ hơn giữa hai số nguyên 16 bits: <
Hàm so sánh lớn hơn hoặc bằng nhau giữa hai số nguyên 16 bits: >=
Hàm so sánh nhỏ hơn hoặc bằng nhau giữa hai số nguyên 16 bits: <=
Trong ví dụ trên đầu ra Q4.0 sẽ là "1" khi MW0 = MW1.
 Nhóm hàm so sánh hai số nguyên 32 bits:
FBD LAD STL
Hình 32: Khối thực hiện chức năng so sánh
Trong ví dụ trên đầu ra Q4.0 sẽ là "1" khi MD0 = MD4.
Hàm so sánh bằng nhau giữa hai số nguyên 32 bits: ==
Hàm so sánh khác nhau giữa hai số nguyên 32 bits: <>
Hàm so sánh lớn hơn giữa hai số nguyên 32 bits: >

47
Hàm so sánh nhỏ hơn giữa hai số nguyên 32 bits: <
Hàm so sánh lớn hơn hoặc bằng nhau giữa hai số nguyên 32 bits: >=
Hàm so sánh nhỏ hơn hoặc bằng nhau giữa hai số nguyên 32 bits: <=
 Nhóm hàm so sánh các số thực 32 bits (Real)
FBD LAD STL
Hình 33: Khối thực hiện chức năng so sánh hai số thực.
Trong ví dụ trên đầu ra Q4.0 sẽ là "1" khi MD0 < MD1 .
Các dạng so sánh hai số thực 32 bits như sau :
Hàm so sánh bằng nhau giữa hai số thực 32 bits: ==
Hàm so sánh khác nhau giữa hai số thực 32 bits: <>
Hàm so sánh lớn hơn giữa hai số thực 32 bits: >
Hàm so sánh nhỏ hơn giữa hai số thực 32 bits: <
Hàm so sánh lớn hơn hoặc bằng nhau giữa hai số thực 32 bits: >=
Hàm so sánh nhỏ hơn hoặc bằng nhau giữa hai số thực 32bits: <=
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN THIẾT BỊ
2.1.Đặt vấn đề:
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của kinh tế và tốc độ gia
tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông . Sự phát triển nhanh
chóng của các phương tiện giao thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao
thông xảy ra thường xuyên.
Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao bảo đảm giao thông thông suốt và sử dụng
đèn điền khiển giao thông những ngã tư, những nơi giao nhau của các làn đường
là một giải pháp .
Để viết chương trình điều khiển giao thông ta có thể viết trên nhiều hệ ngôn
ngữ khác nhau . Nhưng với những ưu điểm vượt trội của PLC SIEMENS S7-

48
300 như : Giá thành hạ , dễ thi công sửa chữa , chất lượng làm việc ổn định linh
hoạt … Nên ở đây nhóm sinh viên chúng em đã chọn hệ thống điều khiển có thể
lập trình được PLC với ngôn ngữ lập trình của SIEMENS S7-300 để viết
chương trình điều khiển đèn giao thông.
2.2. Mô hình điều khiển hệ thống đèn giao thông ngã tư:
2.2.1.Giới thiệu chung.
Trước tình hình phương tiện tham gia giao thông ngày càng gia tăng không
ngừng và hệ thống giao thông ngày càng phức tạp. Chính lý do này đã dẫn đến
tình trạng ùn tắc và tai nạn giao thông ngày càng gia tăng. Vì vậy để đảm bảo
giao thông được an toàn và thông suốt thì việc sử dụng các hệ thống tín hiệu để
điều khiển và phân luồng tại các nút giao thông là rất cần thiết. Với tầm quan
trọng như vậy hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cần đảm bảo những yêu
cầu sau:
- Đảm bảo trong quá trình hoạt động một cách chính xác và liên tục.
- Độ tin cậy cao
- Đảm bảo làm việc ổn định, lâu dài
2.2.2 Mô hình điều khiển hệ thống đèn giao thông ngã tư
Hình 34: Sơ đồ phân luồng giao thông

49
Qui trình hoạt động:
Thời gian sáng của mỗi đèn:
- Đèn đỏ sáng 35s.
- Đèn xanh sáng 30s
- Đèn vàng sáng 5s
Trình tự sáng:
Hướng 1 Đỏ1 Đỏ1 Xanh1 Vàng1
Hướng 2 Xanh2 Vàng 2 Đỏ2 Đỏ 2
Phân tích lựa chọn phương án điều khiển:
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật để điều khiển được hệ thống giao thông
chúng ta có nhiều cách khác nhau như là: Dùng IC số, các bộ vi xử lý, vi điều
khiển, các bộ điều khiển PLC.
Với phương pháp sử dụng PLC có những ưu diểm sau:
- Lập trình đơn giản, độ tin cậy cao.
- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, màn
hình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết
bị nhập xuất.
- Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh.
Nên nhóm chúng em chọn phương án dùng PLC để điều khiển.
Trên thực tế có rất nhiều bộ lập trình bằng PLC của nhiều hãng khác nhau như:
PLC của siemen, PLC của Mitsubishi..., sau đây chúng e xin được giới thiệu đến
thầy cô và các bạn về bộ lập trình PLC của hãng SIEMENS.

50
2.3.Xác định thiết bị cho hệ thống điều khiển
2.3.1.PLC S7 300 CPU313C:
Hình 35: PLC S7-300 CPU313C
- Cấu trúc nhỏ gọn, có các đầu vào/ra số tích hợp sẵn
- Dùng cho các ứng dụng nhỏ yêu cầu về khả năng xử lý cao và thời gian
phản ứng.
- Có các tính năng liên quan đến quá trình.
Tích hợp các chức năng: Đếm, đo tần số (30Khz), điều khiển độ rộng xung,
xuất xung (2.5Khz), điều khiển vòng kín.
24 ngõ vào số/16 ngõ ra số
4 ngõ vào/ 2 ngõ ra tương tự
Bộ nhớ làm việc: 128kB
Tốc độ xử lý: 0.07us
Timer/counter: 256/256
Vùng nhớ: 256 byte
Truyền thông: MPI
Bộ nhớ của S7- 300 được chia làm ba vùng chính:

51
Vùng chứa chương trình ứng dụng. (Load memory):
Vùng nhớ chương trình (Do người sử dụng viết) bao gồm tất cả các khối
chương trình ứng dụng OB, FC, FB, các khối chương trình trong thư viện của hệ
thống được sử dụng ( SFC, SFB) và các khối dữ liệu DB. Vùng nhớ chương trình
ứng dụng được chia làm 3 miền
OB (organisation block): Miền chứa chương trình tổ chức.
FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến
hình thứcđể 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 (gọi là BD – Data
block).
Vùng nhớ này được tạo bởi một phần bộ nhớ RAM của CPU và EEPRROM
(nếu có EEPROM). Khi thực hiện xoá bộ nhớ (MRES) toàn bộ khối chương trình
dữ liệu nằm trong RAM sẽ bị xoá .cũng như vậy khi chương trình hay khối dữ
liệu được đổ (Download), từ thiết bị lập trình (Máy tính) vào module CPU chúng
sẽ được ghi lên RAM của vùng nhớ Load memory.
Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng. (system
memory):
Được phân chia thành 7 miền khác nhau, bao gồm:
I (Process image input): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số. Trước khi bắt
đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào
và cất giữ chúng trong vùng nhớ 1. Thông thường chương trình ứng dụng không
đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ
bộ đệm I.
Q (Process image output): miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số. Kết thúc giai
đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các

52
cổng ra số. Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra
mà chỉ chuyển chúng vào bộ đệm Q.
M: Miền các biến cờ. Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu
giữ những tham số cần thiết và có thể truy cập nó theo bit (M), byte ( MB), từ
(MW) hay từ kép ( MD).
T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời
gian đặt trước (PV – Preset value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV – Current
value) cũng như giá trị logic đầu ra của bộ thời gian.
C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm (Counter) bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước
(PV – Preset value), giá trị đếm tức thời (CV – Current value) và giá trị logic đầu
ra của bộ đếm.
PI: Miền địa chỉ cổng vào của các module tương tự (I/ O External input). Các
giá trị tương tự tại cổng vào của module tương tự sẽ được module đọc và chuyển
tự động theo những địa chỉ. Chương trình ứng dụng có thể truy nhập miền nhớ PI
theo từng byte (PIB), từng từ (PIW) hoặc theo từng từ kép (PID).
PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự (I/ O External output).
Các giá trị theo những địa chỉ này sẽ được module tương tự chuyển tới các cổng
ra tương tự. Chương trình ứng dụng có thể truy nhập miền nhớ PQ theo từng byte
(PQB), từng từ (PQW) hoặc theo từng từ kép (PQD).
Việc truy cập, sửa đổi dữ liệu các ô nhớ thuộc vùng nhớ này được phân chia
hoặc bởi hệ điều hành của CPU hoặc do chương trình ứng dụng.
Có thể thấy rằng các vùng nhớ được trình bày trên không có vùng nhớ nào
được dùng làm bộ đêm cho các cổng vào ra tương tụ. Nói cách khác các cổng vào
ra tương tự không có bộ đệm và như vậy mỗi lệnh truy nhập module tương tự
( Đọc hay gửi giá trị) đều có tác động tpới cổng vật lý của Module.
Vùng chứa các khối dữ liệu (Work memory):

53
Là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở, khối chương trình
(OB,FC,FB,SFC hoặc SFB ) đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát
cho những tham số hình thức để các khối chương trình này trao đổi tham trị với
hệ đièu hành và với các khối chương trình khác ( Local Block). Vùng nhớ này
được chia thành hai 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.
Chương trình có thể truy cập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ
(DBW) hoặc từ kép (DBD).
L (Local data block) :
Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình OB, FC, FB tổ chức và
sử dụng cho các biến pháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với
những khối chương trình đã gọi nó. Nội dung của một số dữ liệu trong miền nhớ
này sẽ bị xoá khi kết thúc chương trình tương ứng trong OB, FC, FB. Miền này
có thể được truy nhập từ chương trình theo bit (L), byte (LB) từ (LW) hoặc từ kép
(LD).
2.3.2.Phần mềm TIA Portal V15:
 Một số thao tác cơ bản khi làm quen với phần mềm:
- Tạo project mới:

54
Hình 36: Giao diện ban đầu của TIA Portal
- Giao diện tổng quan trên trước khi lập trình
- Giao diện thiết bị

55
- Tag của PLC:
- Giao diện lập trình :

56
 Tính năng TIA Portal V15:
- Ứng dụng tiện dụng sẽ cung cấp cho bạn quyền truy cập không hạn chế vào
một loạt các dịch vụ tự động số hóa.
- Rút ngắn thời gian cần thiết để tiếp thị như các công cụ mô phỏng.
- Tăng năng suất của nhà máy với sự trợ giúp của chẩn đoán bổ sung cũng
như các chức năng quản lý năng lượng.
- Cung cấp cho bạn sự linh hoạt rộng hơn bằng cách kết nối với cấp quản lý.
- Được coi là cổng thông tin hoàn hảo để tham gia vào Doanh nghiệp số.
- Xuất XML của ảnh chụp nhanh của các giá trị thực tế
- Ảnh chụp nhanh của các giá trị thực được lưu trữ trong tệp XML trong khi
xuất qua Độ mở . Ảnh chụp nhanh khác nhau có thể được so sánh thông
qua các tệp XML.
- Nhập khẩu XML chịu lỗi của các khối không nhất quán
- Khối XML có thể được nhập, ngay cả khi các UDT đã sử dụng hoặc các
khối được gọi là không có sẵn hoặc không khớp trong dự án đích.
- Tải lên trạm F / PLC thông qua Độ mở
- Một trạm tải lên dự án trống có thể được kích hoạt từ F / PLC thông qua
- Độ mở trong thời gian chạy. Trạm tải lên dữ liệu sau: Bí quyết, nhật ký dữ
liệu và tệp người dùng

57
- So sánh ngoại tuyến / ngoại tuyến PLC
- Tự động kích hoạt so sánh hai PLC có thể trong các dự án khác nhau.
- Tự động bảo vệ các khối
- Một khối có thể được bảo vệ bằng cách sử dụng bí quyết API Openness.
- Ngược lại, một khối được bảo vệ bí quyết có thể được mở khóa thông qua
API Openness.
- Tải xuống R / H PLC Tải xuống tự động PLC R / H, dự phòng và có sẵn
trong TIA Portal V15.1, PLC chính và dự phòng.
- Xuất nhập khẩu bàn đồng hồ
- Xuất bảng đồng hồ sang XML và nhập bảng đồng hồ từ XML.
- Đọc sách của checksums khối checksums có thể xác định được khai thác
cho các khối. Người dùng có thể thêm tổng kiểm tra mã, giao diện, nhận
xét, v.v. vào XML đã xuất.
 Cấu hình TIA Portal V15:
- Hệ điều hành: Windows 7/8 / 8.1 / 10
- Bộ nhớ (RAM): Yêu cầu 8 GB RAM (Đề xuất 16GB)
- Dung lượng đĩa cứng: Cần 10 GB dung lượng trống.
- Bộ xử lý: Intel Core i5 thế hệ thứ 6 (up to 3.4 GHz)
- Màn hình: 1920 x 1080 trở lên.
2.3.3.Nút nhấn:
- Khái niệm:
Nút nhấn còn gọi là nút điều khiển là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt
từ xa các thiết bị điện từ khác nhau: các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi
mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ,… Ở mạch điện một chiều điện
áp đến 440V và mạch điện xoay chiều điện áp 500V, tần số 50Hz, 60Hz, nút nhấn
thông thường để khởi động, và ngắt hệ thống điều khiển.
Nút nấn thường được đặt trong bản điều khiển, ở mặt trên của tủ điện (mặt
nắp tủ điện), trên hộp nút nhấn. Nút nhấn thường được nghiên cứu, chế tạo làm
việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hóa chất và hạn chế bụi bẩn.

58
Nút nhấn tùy theo loại có thể bền tới 1 000 000 lần đóng không tải và 200 00
lần đóng ngắt có tải. Khi thoa tác với nút nhấn cần phải dứt khoát để mở hoặc
đóng mạch điện.
Hình 37: Nút nhấn
- Cấu tạo : Nút nhấn gồm hệ thống các tiếp điểm thường mở – thường
đóng .Khi tác động vào nút nhấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái, khi không còn
tác động, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.
+ Nút nhấn thường mở : Bình thường tiếp điểm thường mở được duy trì bởi
lò xo, khi nhấn nút nhấn các tiếp điểm được đóng lại và trở lại trạng thái ban đầu
khi nhả tác động nhấn nút nhấn.
Hình 38: Cấu tạo nút nhấn thường mở
+ Nút nhấn thường đóng NC: Bình thường tiếp điểm thường đóng được duy
trì bởi lò xo, khi nhấn nút nhấn các tiếp điểm được mở ra và trở lại trạng thái
ban đầu khi nhả tác động nhấn nút nhấn.

59
Hình 39: Cấu tạo nút nhấn thường đóng
- Nút nhấn NC thường dùng để làm các tiếp điểm ngắt mạch điện, như nút
dừng khẩn cấp Emergency khi nhấn thì mạch điện sẽ được ngắt, muốn trở lại trạng
thái ban đầu thì xoay nút nhấn theo chiều kim đồng hồ.
- Nguyên lý hoạt động : Nút nhấn có ba phần: Bộ truyền động, các tiếp điểm
cố định và các rãnh. Bộ truyền động sẽ đi qua toàn bộ công tắc và vào một xy lanh
mỏng ở phía dưới. Bên trong là một tiếp điểm động và lò xo. Khi nhấn nút, nó
chạm vào các tiếp điểm tĩnh làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm. Trong một số
trường hợp, người dùng cần giữ nút hoặc nhấn liên tục để thiết bị hoạt động. Với
các nút nhấn khác, chốt sẽ giữ nút bật cho đến khi người dùng nhấn nút lần nữa.
2.3.4.Đèn báo tín hiệu:
- Đèn báo tín hiệu 220VAC.( phi 22)
- Đèn báo tín hiệu 12V 24V 220VAC PHI 22MM AD16-16C Đèn báo 12V 24V
220VAC PHI 22MM
- Model : AD16-16C
Hình 40: Đèn báo tín hiệu 220VAC PHI 22

60
- Điện áp : AC/DC 12V - 24V - 220V
- Dòng tải : <20mA
- Các màu: Xanh, Đỏ, Vàng hiển thị đèn
- Đường kính lỗ tròn gắn vào tủ điện Phi 16mm
- Đường kính mặt hiển thị LED phi 18mm - Chiều cao đèn : 45mm
+ Đèn báo nguồn, đèn báo tín hiệu thường được ứng dụng nhiều trong thiết kế các
tủ điện công nghiệp, Tủ điện điều khiển máy móc tự động hóa. Đèn báo có nhiệm
vụ hiển thị trạng thái nguồn, tín hiệu tác động giúp người vận hành quan sát và
vận hành thiết bị an toàn.
+ Các màu thường dùng trong thiết kế tủ điện đối với đèn báo
+ Đối với hiển thị nguồn thường dùng màu đỏ, Cảnh báo thường dùng màu đỏ,
vàng. Tín hiệu tác động, vận hành là màu xanh.
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH TỦ ĐIỆN HỆ THỐNG
ĐÈN GIAO THÔNG
1.1.Tổng quan:
* Nội dung mô hình.
Mô hình xây dựng đáp ứng được các nội dung chính sau:

61
- Điều khiển hệ thống đèn giao thông ngã tư
- Kết nối PLC với máy tính.
* Yêu cầu đối với mô hình.
Mô hình thỏa mãn các yêu cầu :
Có tính sư phạm, tức là khi xây dựng mô hình phải ứng dụng được những
kiến thức đã được học; đồng thời mô hình cũng đủ tiêu chuẩn để có thể làm
thiết bị bổ trợ cho việc học tập, nghiên cứu.
* Mục đích.
Việc xây dựng mô hình thực tế nhằm đáp ứng các mục đích sau:
- Củng cố các kiến thức lý thuyết đã được học.
- Năng cao kĩ năng làm việc độc lập.
- Nắm được tầm quan trọng cũng như cách thức sử dụng, vận hành các thiết
bị hiện đại, công nghệ cao.
3.1. Phân tích về hệ thống:
3.1.1. Quy trình công nghệ:
Ấn nút ON hệ thống bắt đầu làm việc tự động:
Bước 1. - Đèn đỏ (Đ2) sáng 35s
- Đèn xanh (X1) sáng 30s
- Các đèn còn lại tắt
Bước 2. - Đèn đỏ (Đ2) vẫn sáng
-Đèn vàng (V1) sáng 5s
-Các đèn còn lại tắt
Bước 3. - Đèn đỏ (Đ1) sáng 35s

62
- Đèn xanh (X2) sáng 30s
Bước 4. -Đèn đỏ (Đ1) vẫn sáng
- Đèn vàng (V2) sáng 5s
Kết thúc bước 4 quay lại bước 1 và lặp đi lặp lại
Muốn dùng hệ thống ấn nút OFF
Muốn reset hệ thống ấn nút RS
3.1.2. Sơ đồ mô tả công nghệ:
3.1.3. Giản đồ mô tả thời gian đèn sáng:
Ð1
X1
V1
Ð2
X2
V2
1
1
2
2
Ð2
X2
V2
Ð1
X1
V1
Hình 41: Sơ đồ hệ thống đèn giao thông

63
Hình 42: Giản đồ mô tả thời gian đèn sáng
3.1.4. Sơ đồ kết nối PLC
Hình 43: Sơ đồ kết nối PLC
o n
CPU
I0.0
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.5
Q0.6
Q0.7
I0.1
I0.2
RS
o f f
Tr 1
Tr 2
Tr 3
Tr 4
Tr 5
TR6
Q0.3
Q0.4
Q0.5

64
3.2. Viết chương trình điều khiển cho hệ thống
3.2.1. Lập bảng địa chỉ
Tên Địa chỉ Chú thích
ON I0.0 Khởi động hệ thống tự động
OFF I0.1 Dừng hệ thống
RS I0.2 Reset cho hệ thống
X1 Q0.0 Điều khiển đèn xanh hướng 1
V1 Q0.1 Điều khiển đèn vàng hướng 1
Đ1 Q0.2 Điều khiển đèn đỏ hướng 1
X2 Q0.3 Điều khiển đèn xanh hướng 2
V2 Q0.4 Điều khiển đèn vàng hướng 2
Đ2 Q0.5 Điều khiển đèn đỏ hướng 2

65
3.2.3. Chương trình điều khiển

66
Hình 44: Chương trình điều khiển

67
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ NGHỊ KIẾN
Kết luận
Qua thời gian thực hiện, dưới sự giúp đỡ tận tình của cô giáo Lê Thị Hiền
cùng sự giúp đỡ của rất nhiều quý thầy cô trong khoa, nhóm đã có gắng hoàn
thành đồ án chuyên nghành đúng theo yêu cầu và thời gian quy định.
Trong nhóm đồ án em đã thực hiện được những công việc sau:
- Biết được cách trình bày, kết cấu cơ bản của một bản đồ án môn học
- Hiểu đươc quy trình công nghệ của hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao
thông
- Hiểu được PLC S7-300, biết được cấu trúc cách đấu nối, cách lập trình và
ứng dụng của PLC S7-300 đã đưa pần mềm vào nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu được phần mêm TIA Potal V15
- Thiết kế được hệ thống diều khiển đèn giao thông đơn giản đáp ứng được
yêu cầu công nghệ
Tuy nhiên, với thời gian có hạn cùng với năng lực bản thân nên đồ án còn một
số hạn chế:
- Chương trình sau khi được lập trình chưa được tối ưu, hoàn hảo
- Tuy hệ thống điều khiển đèn giao thông tại 1 ngã tư nhưng vẫn còn thiếu
nhiều chức năng như là hiển thị thời gian đếm ngược, nhập thời gian từ
màn hình
Hướng phát triển của đồ án:
- Quan tâm đến tính thẩm mĩ của giao diện. Tìm hiểu thêm về công nghệ
hiện đại, ứng dụng để hệ thống hoàn thiện hơn
Mặc dù đã được hoàn thành xong nhưng không tránh khỏi những thiếu
xót.Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy giáo, cô giáo để đồ án
môn học được hòan thiện hơn.

68
Sản phẩm
Hình 45: Hình ảnh sản phẩm

69
TÀI LIỆU THAM KHẢO
https://dientuviet.com/gioi-thieu-tong-quan-ve-plc/
https://plctech.com.vn/plc-siemens-s7-300/
https://khotrithucso.com/doc/p/thiet-ke-mo-hinh-he-thong-dieu-khien-den-giao-
thong-tai-nga-241436
https://batiea.com/bai-viet/tong-quan-ve-phan-mem-tia-portal-cua-siemens
https://dientudonghoa24h.com.vn/mot-giai-thiet-ke-he-thong-den-giao-thong-
thong-minh/

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐTCNK).docx

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐTCNK).docx

Semelhante a KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐTCNK).docx (20)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐTCNK).docx