Giáo trình Điều khiển logic

Đại Học Đà Nẵng 
Trường Đại Học Bách Khoa 
Khoa Điện 
Bộ môn Tự Động - Đo Lường 
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC ĐIỀU 
KHIỂN LOGIC 
MÔN HỌC DÀNH CHO CÁC SINH VIÊN KHOA ĐIỆN 
KHOÁ CHÍNH QUY 
Số đơn vị học trình: 4 (60 tiết) 
Người biên soạn: 
 Lâm Tăng Đức 
 Nguyễn Kim Ánh 
Đà Nẵng, tháng 11 năm 2005 
Mục lục Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
CHƯƠNG 0: LÝ THUYẾT CƠ SỞ 
0.1. Khái niệm về logic trạng thái.....................................................................................1 
0.2. Các hàm cơ bản của đại số logic và các tính chất cơ bản của chúng.........................1 
0.2.1. Quan hệ giữa các hệ số...............................................................................4 
0.2.2. Quan hệ giữa các biến và hằng số..............................................................4 
0.2.3. Các định lý tương tự đại số thường............................................................4 
0.2.4. Các định lý đặc thù chỉ có trong đại số logic.............................................4 
0.2.5. Một số đẳng thức tiện dụng........................................................................4 
0.3. Các phương pháp biểu diễn hàm logic ....................................................................5 
0.3.1. Phương pháp biểu diễn thành bảng...........................................................5 
0.3.2. Phương pháp biểu diễn hình học................................................................5 
0.3.3. Phương pháp biểu diễn biểu thức đại số...................................................6 
0.3.4. Phương pháp biểu diễn bằng bảng Karnaugh...........................................7 
0.4 . Phương pháp tối thiểu hoá hàm logic......................................................................8 
0.4.1. Phương pháp tối thiểu hàm logic bằng biến đổi đại số.............................8 
0.4.2. Phương pháp tối thiểu hoá hàm logic bằng bảng Karnaugh...................11 
0.4.3. Phương pháp tối thiểu hàm logic bằng thuật toán Quire MC.Cluskey...12 
Bài tập...........................................................................................................................14 
CHƯƠNG 1: MẠCH TỔ HỢP VÀ MẠCH TRÌNH TỰ 
1.1. Mô hình toán học của mạch tổ hợp....................................................................17 
1.2. Phân tích mạch tổ hợp........................................................................................17 
1.3. Tổng hợp mạch tổ hợp.......................................................................................18 
1.4. Một số mạch tổ hợp thường gặp trong hệ thống................................................18 
1.5. Khái niệm về mạch trình tự (hay mạch dãy) _ sequential circuits.....................19 
1.6. Một số phần tử nhớ trong mạch trình tự............................................................19 
1.7. Phương pháp mô tả mạch trình tự......................................................................21 
1.7.1. Phương pháp bảng chuyển trạng thái.......................................................21 
1.7.2. Phương pháp hình đồ trạng thái...............................................................22 
a. Đồ hình Mealy....................................................................................22 
b. Đồ hình Moore...................................................................................22 
1.7.3. Phương pháp lưu đồ..................................................................................23 
2.8. Tổng hợp mạch trình tự..........................................................................................24 
2.9. Grafcet....................................................................................................................25 
CHƯƠNG 2: BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 
2.1. Đặc điểm bộ điều khiển logic khả trình (PLC).......................................................33 
2.2. Các khái niệm cơ bản về PLC.................................................................................34 
 2.2.1. PLC hay PC...............................................................................................35 
Mục lục Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
 2.2.2. So sánh với hệ thống điều khiển khác.......................................................35 
2.3. Cấu trúc phần cứng của PLC...................................................................................36 
2.3.1. Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Procesing Unit).............................36 
a) Đơn vị xử lý "một -bit".......................................................................36 
b) Đơn vị xử lý "từ - ngữ".......................................................................36 
2.2.3. Bộ nhớ.......................................................................................................37 
2.3.4. Khối vào/ra..................................................................................................37 
2.3.5. Thiết bị lập trình........................................................................................37 
2.3.6. Rơle...........................................................................................................37 
2.3.7. Modul quản lý việc phối ghép...................................................................37 
2.3.8. Thanh ghi (Register).................................................................................37 
2.3.9. Bộ đếm (Counter)......................................................................................37 
a) Phân loại theo tín hiệu đầu vào...........................................................37 
b) Phân loại theo kích thước của thanh ghi và chức năng của bộ đếm...37 
2.3.10. Bộ định thì (timer)...................................................................................38 
2.4. Giới thiệu một số nhóm PLC phổ biến hiện nay trên thế giới...............................38 
2.5. Tổng quan về họ PLC S7-200 của hãng Siemens...................................................38 
2.6. Cấu trúc phần cứng của S7-200..............................................................................40 
 2.6.1. Hình dáng bên ngoài.................................................................................40 
2.6.2. Giao tiếp với thiết bị ngoại vi....................................................................42 
a) Kết nối với PG....................................................................................42 
b) Kết nối với PC....................................................................................42 
c) Giao tiếp với mạng công nghiệp.........................................................46 
2.6.3. Giao tiếp giữa sensor và cơ cấu chấp hành...............................................46 
2.7. Cấu trúc bộ nhớ S7-200..........................................................................................48 
2.7.1. Phân chia bộ nhớ.......................................................................................48 
 2.7.2. Vùng nhớ dữ liệu và đối tượng và cách truy cập......................................49 
 2.7.3. Mở rộng cổng vào ra.................................................................................52 
CHƯƠNG 3: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VÀ ỨNG DỤNG 
3.1.Giới thiệu các ngôn ngữ lập trình.............................................................................54 
 3.1.1. Định nghĩa về LAD...................................................................................54 
 3.1.2. Định nghĩa về STL....................................................................................54 
3.2.Vòng quét (thực hiện chương trình) và cấu trúc của một chương trình...................55 
3.3.Tập lệnh S7-200.......................................................................................................56 
3.4. Cú pháp và cách ứng dụng SIMATIC struction S7-200.........................................63 
 3.4.1. Toán hạng và giới hạn cho phép...............................................................63 
 3.4.2. SIMATIC instructions...............................................................................64 
1. SIMATIC Bit Logic Instructions.............................................................64 
2. SIMATIC Compare Byte Instructions.....................................................67 
3. SIMATIC Timer Instructions...................................................................70 
Mục lục Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
4. SIMATIC Counter Instructions (Count Up, Count Up Down, Count 
Down )......................................................................................................75 
5. SIMATIC Integer Math Instructions........................................................77 
6. SIMATIC Numerical Function Instructions............................................82 
7. SIMATIC Move Instructions...................................................................84 
8. SIMATIC Table Instructions...................................................................87 
9. SIMATIC Logical Operation Instructions...............................................93 
10. SIMATIC Stack Logic Instructions.........................................................96 
11. SIMATIC Conversion Instructions.........................................................99 
12. SIMATIC Clock Instrutions...................................................................105 
13. SIMATIC Program Control Instrutions.................................................106 
14. SIMATIC Shift and Rotate Register Instrutions....................................112 
15. SIMATIC Interupt and Comunication Instrutions.................................119 
CHƯƠNG 4: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH LADDER 
4.1. Thiết kế chương trình............................................................................................126 
4.1.1. Các khối chức năng hệ thống .................................................................126 
4.1.2. Ví dụ về mạch khoá lẫn.......................................................................... 126 
4.1.3. Ví dụ về mạch điều khiển trình tự...........................................................126 
4.2. Thiết kế mạch logic tổ hợp........................................................................ 126 
4.2.1. Ví dụ một mạch logic tổ hợp...................................................................126 
4.2.2. Ví dụ nhiều mạch logic tổ hợp................................................................126 
4.3. Thiết kế mạch điều khiển trình tự........................................................................ 126 
4.3.1. Phương pháp lập trình trình tự.............................................................. .126 
4.3.2. Ví dụ điều khiển cơ cấu cấp phôi cho máy dập......................................126 
4.3.3. Phân nhánh trong điều khiển trình tự..................................................... 126 
Bài Tập 
CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÌNH TỰ 
5.1. Điều khiển trình tự dùng thanh ghi.......................................................................127 
5.1.1. Nguyên lý cơ bản điều khiển trình tự dùng thanh ghi.............................127 
5.1.2. Ví dụ về điều khiển tay máy dùng thanh ghi..........................................127 
5.2 Sequence Control Relay (Relay điều khiển tuần tự)..............................................127 
5.2.1. Lệnh STL và lập trình SCR.....................................................................127 
5.2.2. AND nhánh SCR.....................................................................................128 
5.2.3. Điều khiển phân kỳ.................................................................................129 
5.2.4. Điều khiển hội tụ.....................................................................................130 
5.2.5. Sự lặp lại hoạt động trình tự....................................................................131 
Mục lục Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
CHƯƠNG 6: CÁC CHỨC NĂNG CHUYÊN DÙNG TRÊN PLC S7-200 
6.1. Đo lường và giám sát nhiệt độ với module EM235 nhận cảm biến nhiệt điện trở 
Pt100.................................................................................................................133 
6.2. Đo lường và giám sát nhiệt độ với module EM235 nhận cảm biến truyến tính nhiệt 
điện Pt100...................................................................................................................137 
6.3. Cách sử dụng bộ đếm tốc độ cao để ghi lại giá trị analog bằng cách chuyển đổi giá trị 
analog sang tần số........................................................................................................141 
6.4. Cách đo mức từ đầu vào analog........................................................................143 
6.5. Module điều khiển vị trí một trục.....................................................................147 
6.6. Các ứng dụng truyền thông trên Step 7-200......................................................153 
6.6.1. Kết nối PLC với máy in qua cổng song trong chế độ truyền thông 
Freeport..................................................................................................153 
6.6.2. Truyền thông giữa S505 và S7 trong mạng qua module giao diện trường 
MIF.........................................................................................................153 
6.6.3. Truyền thông S7-200 ở chế độ Freeport sử dụng modem điện thoại 
telephone network..................................................................................154 
6.6.4. Truyền thông Freeport để kết nối mạng vài S7-200 CPUs trong trường 
hợp I/O ở xa...........................................................................................155 
6.6.5. Sử dụng trình ứng dụng Hyper Terminal window kết nối giữa PC và 
PLC........................................................................................................155 
6.6.6. Kết nối giữa S7-200 với encoder sử dụng port truyền thông RS485....156 
6.6.7. Truyền thông theo thức Mudbus để kết nối các S7-200 slave..............156 
6.6.8. Sử dụng modem Radio để kết nối mạng S7-200...................................157 
6.6.9. Sử dụng TD-200 để điều khiển và giám sát S7-200.............................158 
6.6.10. Tích hợp mạng AS-I với S7-200...........................................................159 
6.6.11. Kết nối S7-300 với S7-200 theo chuẩn Profibus và với máy LP.........159 
6.6.12. Kết nối S7-200 với mạng Ethernet........................................................160 
CHƯƠNG 7: NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA PLC 
7.1. Ứng dụng PLC trong lãnh vực điều khiển robot...................................................161 
7.2. Ứng dụng PLC trong hệ thống sản xuất linh hoạt.................................................162 
7.3. Ứng dụng PLC trong điều khiển quá trình............................................................166 
7.4. Ứng dụng PLC trong mạng thu nhận dữ liệu từ biến tần......................................167 
 7.4.1. Ðiều kiện sử dụng giao thức USS...........................................................168 
7.4.2. Thời gian yêu cầu cho việc truyền thông với biến tần.......... ... = 2 
 USS PKW length: P2013 Index0 = 127 
2. Cho phép truy nhập đọc/ghi các thông số: 
 P0003 = 3 
3. Kiểm tra cài dặt thông số động cơ cho biến tần: 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 178
Chương 7: Những ứng dụng của PLC Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
 P0304 = điện áp động cơ (V) 
 P0305 = dòng điện động cơ (A) 
 P0307 = công suất động cơ (W) 
 P0310 = tần số động cơ (Hz) 
 P0311 = tốc độ động cơ (RPM) 
 Các thông số cài đặt này có thể thay đổi tuỳ thuộc vào loại động cơ được sử 
dụng. 
Trước khi cài đặt các thông số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311, cần thiết 
phải set thông số P0010 lên 1 trước. Sau khi kết thúc việc cài đặt, đặt thông số P0010 
về 0. Các thông số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311 chỉ có thể thay đổi trong chế 
độ quick commissioning. 
4. Ðịnh chế độ điều khiển từ xa hay tại chỗ (Local/Remove): 
 P0700 Index0 = 5 
5. Ðặt lựa chọn tần số setpoint cho USS ở cổng COM 
 P1000 Index0 = 5 
6. Ðịnh thời gian tăng tốc (tuỳ chọn), là thời gian để động cơ tăng tốc đến tốc 
độ max: 
 P1120 = 0  650,00 (s). 
7. Ðịnh thời gian giảm tốc (tuỳ chọn), là thời gian để động cơ giảm dần tốc độ 
cho đến khi dừng: 
 P1121 = 0  650,00 (s). 
8. Ðặt tần số tham chiếu: 
 P2000 = 1 đến 650 Hz 
9. Tiêu chuẩn hoá USS: 
 P2009 Index0 = 0 
10. Ðặt giá trị tốc độ baud cho chuẩn RS-485: 
 P2010 Index0 = 4 (2400 baud) 
 5 (4800 baud) 
 6 (9600 baud) 
 7 (19200 baud) 
 8 (38400 baud) 
 9 (57600 baud) 
 10 (115200 baud) 
11. Nhập địa chỉ Slave: 
 P2011 Index0 = 0 đến 31 
12. Ðặt thời gian trống giữa hai bức điện, đây là khoảng thời gian cho phép 
giữa hai lần truy nhập dữ liệu bức điện. Nó được sử dụng để cắt biến tần trong khoảng 
thời gian xảy ra lỗi truyền thông. Thời gian này tính từ lúc sau khi một dữ liệu hợp lệ 
của bức điện được nhận. Nếu có một dữ liệu không được nhận, biến tần sẽ ngắt và hiển 
thị mã lỗi F0070. Ðặt giá trị 0 để ngừng điều khiển. 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 179
Chương 7: Những ứng dụng của PLC Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
 P2014 Index0 = 0 đến 65,535 ms 
13. Chuyển dữ liệu từ RAM đến EEPROM: 
 P0971 = 1 (bắt đầu chuyển). 
Lưu cài đặt sự thay đổi các thông số vào EEPROM. 
7.4.7. Chương trình từ PLC để điều khiển và thu thập các thông số từ mạng biến tần: 
Network 1: Chương trình cài đặt tham số và truyền thông với biến tần Clanhke. 
// 1_chọn USS Protocol 
// 9600_Tốc độ truyền giữa PLC và 
biến tần 
// 16#00000001_Địa chỉ của biến tần 
// MB3_Chứa kết quả của việc thực 
hiện lệnh (xem bảng mã lỗi) 
// M0.3_bit báo trạng thái làm việc 
của lệnh USS_INIT 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 180
Chương 7: Những ứng dụng của PLC Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
Network 2: Chương trình điều khiển biến tần. 
// V500.0_Khởi động hoặc dừng động 
cơ. 
// V500.1=1 _Dừng động cơ với thời 
gian lâu hơn ở trường hợp OFF3. 
//F_ACKN Lỗi của biến tần sẽ được 
xoá khi tín hiệu đưa đến từ chân này 
tích cực. 
//SM0.0_luôn bằng 0 có nghĩa là động 
cơ luôn quay thuận. 
//Drive = 0, địa chỉ của biến tần trong 
mạng. 
//Type = 0, kiểu biến tần là MM3, 
nếu bằng 1 thì tương ứng với MM4. 
// VD88_giá trị setpoint tốc độ của 
động cơ (nằm trong giới hạn từ - 
200%÷+200%) 
 //V501.1_báo đã nhận được tín 
hiệu phản hồi (chỉ set lên trong 1 
vòng quét sau đó các giá trị tiếp theo 
sẽ được cập nhật). 
//VB617_báo kết quả mới nhất của 
việc truyền thông tới Drive. 
//VW618_thanh ghi trạng thái (có hai 
loại tương ứng cho MM3, MM4). 
//MD620_chứa giá trị thực của tốc độ 
động cơ(-200%÷+200%). 
//V601.4_báo trạng thái làm việc hiện 
tại của động cơ (0-Stop, 1-Run). 
//V601.5 cho biết hướng quay.
Network 3: 
 //DB_Ptr_dành bộ đệm 
16 byte cho việc ghi các 
dữ liệu từ PLC đến biến 
tần, để ghi được giá trị tại
đây ta phải dùng biến con 
trỏ &VB630. 
//Param=009_cho phép 
đọc/ghi tất cả các giá trị 
từ biến tần. 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 181
Chương 7: Những ứng dụng của PLC Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
Chương trình cũng được tiến hành tương tự đối với n biến tần trong mạng USS, với 
n = (0 ÷31), từ các bộ đệm, từ kép, từ đơn, byte và bit trạng thái chúng ta có thể dùng 
các phần mềm khác như VisualBasic, Delphi... để thiết kế giao diện, tạo lập cơ sở dữ 
liệu, nhật kí, cảnh báo để có thể hình thành mạng SCADA mini để điều khiển và giám 
sát hệ thống. Ngoài mạng biến tần dùng PLC để điều khiển, chúng ta cũng có thể tích 
hợp mạng bao gồm nhiều PLC và biến tần có sự điều khiển và giám sát từ PC. Để làm 
điều này rất khó khăn nếu như không có sự hỗ trợ của gói phần mềm Microcomputing 
của Siemens. Phần mềm này khi được cài đặt, nó sẽ có các tool, file .ocx, .dll rất hữu 
ích cho việc định nghĩa đường truyền, quét và cập nhật theo sự kiện, tạo lập giao diện, 
truy xuất dữ liệu từ PLC...Phần mềm này chỉ hỗ trợ cho VisualBasic. 
7.5. Ứng dụng PLC trong hệ thống điều khiển giám sát: 
Các bước tiến hành thiết lập hệ thống điều khiển và giám sát từ PC: 
+ Cấp trường: 
1. Thiết kế phần cứng dựa vào yêu cầu của quá trình công nghệ. 
2. Thuật toán điều khiển cho mỗi trạm trong mạng. 
3. Quy định địa chỉ của trạm, giao thức truyền thông, thuật toán truyền thông giữa 
các trạm trong mạng, quy định trạm master/slave nếu là trong mạng PPI; các 
trạm là ngang cấp nếu là mạng Freeport (giao thức này gọi là điều khiển cổng tự 
do_mỗi trạm đều là trạm chủ và cũng đều là trạm tớ). Đây là việc rất cần thiết 
trong quá trình tích hợp mạng. 
4. Lập bảng quy định các địa chỉ, mã hiệu, lỗi... cần thiết cho việc truyền thông. 
5. Viết chương trình điều khiển tương ứng cho từng trạm. 
+ Cấp điều khiển và giám sát: 
1. Cài đặt các phần mềm hỗ trợ như: Prodave, microcomputing... 
2. Thiết kết giao diện HMI trên các mềm VisualBiasic, Delphi... 
3. Lập trình hướng đối tượng tương ứng với từng thiết bị trên sơ đồ công nghệ kết 
hợp với bảng quy định được tiến hành ở bước 4. 
4. Thiết lập cơ sở dữ liệu, nhật kí vận hành, cảnh báo, báo cáo, vẽ đồ thị, truy xuất 
đến máy in nếu cần thiết. 
5. Kiểm tra toàn bộ và tiến hành thủ tục kết nối. 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 182
Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra và bảo trì HT Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
CHƯƠNG 8 
LỰA CHỌN, LẮP ĐẶT, KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG 
8.1. Xem xét sự khả thi: 
Khảo sát hệ thống: 
Ở tài liệu này đề cập tới PLC của một số hãng công nghiệp lớn trên 
thế giới đặc biệt là hệ CPU S7-200 của Siemens. Đặc điểm của loại 
PLC này là bộ nhớ chương trình và dữ liệu bé, khả năng tính toán, xử 
lý với tốc độ không cao, hỗ trợ các ngắt (thời gian, vào ra, truyền 
thông) ít. Số module mở rộng tối đa chỉ có 7 module, số đầu vào/ra 
tổng cộng xem bảng chi tiết trích từ catalogue của hãng. 
S7-200 gồm có series cũ và series mới: 
Series cũ 21x bao gồm các loại sau: CPU 210, 212, 214, 215-2DP, 216 loại này 
hiện nay không còn được sản xuất nữa, chỉ sản xuất theo đơn đặt hàng của một số nhà 
máy để phục vụ cho mục đích thay thế. 
Series mới 22x bao gồm các loại sau: CPU 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM 
hiện tại hãng đang sản xuất loại này. Do đó trong tài liệu này chủ yếu đề cập đến các 
loại CPU Series 22x. 
Bảng 8.1: Quy định nguồn dòng cung cấp cho các module 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 183 
Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra và bảo trì HT Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
Bảng 8.2: Cấu hình I/O max của S7-200 series CPU 22x 
 Từ bảng cấu hình trên cho thấy CPU S7-200 chỉ thích hợp cho những ứng dụng 
nhỏ và vừa. Dựa vào quy mô của hệ thống, nếu hệ thống sản xuất theo dây chuyền thì 
có thể phân dây chuyền ra làm nhiều cụm dựa trên đặc điểm công nghệ. Sao cho mỗi 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 184 
Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra và bảo trì HT Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
cụm làm việc tương đối độc lập nhau, khoảng cách dây nối đến cảm biến và cơ cấu 
chấp hành không vượt quá chiều dài quy định tương ứng với từng loại, số I/O hợp lý 
nằm trong khoảng mà các loại PLC nhỏ cho phép. 
8.2. Trình tự thiết kế hệ thống PLC: 
Trình tự thiết kế hệ thống thực hiện qua các bước sau: 
1. Từ mỗi cụm đã được chia trong phần xem xét sự khả thi của hệ thống tiến hành 
phân tích chi tiết quy trình công nghệ, hệ truyền động và trang bị điện. Mô tả chi 
tiết sự liên động giữa các phần tử của hệ thống trên cơ sở đó thành lập giản đồ thời 
gian hay lưu đồ thuật toán đặc biệt phải chú ý đến các lỗi có thể xảy ra trong quá 
trình máy đang hoạt động bình thường. 
2. Tính chọn thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành: 
• Nếu đầu vào chỉ có chức năng logic 0&1 thì tính chọn cho đầu vào số. 
• Nếu có chức năng phân tích tín hiệu để phục vụ cho việc giám sát (nhiệt độ, độ 
ẩm, mức, lưu lượng, khối lượng, lực tác dụng) hoặc điều khiển có phản hồi 
thì phải tính chọn cho đầu vào analog. 
• Nếu điều chỉnh động cơ theo phương pháp PID loop thì phải tính chọn cho đầu 
ra analog. 
• Cơ cấu chấp hành là Piton thuỷ lực hay khí nén thì phải tính chọn van thuỷ hoặc 
khí tương ứng. Để điều khiển các van này phải tính chọn cho đầu ra số, ngoại 
trừ các van tiết lưu hoặc van phần trăm điều khiển thông qua động cơ thì có thể 
tính chọn biến tần hoặc bộ điều chỉnh tương ứng với động cơ. Ngoài ra có thể 
dùng PID loop để điều khiển các van đó, lúc đó phải tính chọn cho dầu ra 
analog. 
• Cơ cấu chấp hành là động cơ phải xem xét có cần thiết phải điều khiển tốc độ 
không. Nếu có thì phải tính chọn biến tần, bộ điều chỉnh điện áp nếu là động cơ 
một chiều hay module điều khiển vị trí nếu là động cơ bước. Xem xét có cần 
thiết phải kết nối biến tần với PLC không? Nếu chỉ đơn thuần là việc khởi động 
và dừng động cơ thì không nhất thiết phải kết nối qua cổng truyền thông mà chỉ 
cần dùng các đầu ra số là đủ. Nếu cần thiết giám sát dòng điện, điện áp, nhiệt 
độ hoặc đặt lại giá trị tốc độ thì phải kết nối biến tần với PLC thông qua cổng 
truyền thông theo giao thức riêng của hãng. Hiện hai giao thức được sử dụng 
thông dụng nhất đối với biến tần MicroMaster 430, 440 là USS protocol và 
Mudbus protocol. 
• Tính chọn công tắc, nút ấn trên panel điều khiển bằng tay. 
• Ngoài ra còn phải xem xét dòng ra của cơ cấu chấp hành: Ich > 1.5A đối với PLC 
loại DC/DC/RLY; Ich > 0.2A đối với loại DC/DC/DC thì nhất thiết phải thông 
qua hệ rơ le trung gian, Transistor, Tiristor hay Triac. 
3. Tính chọn PLC: 
• Các ứng dụng sử dụng đầu ra phát xung nhanh thì nhất thiết phải chọn PLC đầu 
ra Transistor (loại DC/DC/DC). 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 185 
Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra và bảo trì HT Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
• Nếu không sử dụng cho các ứng dụng có đầu ra phát xung nhanh thì nên chọn 
PLC loại đầu ra là rơle (loại DC/DC/RLY). Vì loại này đơn giản hơn trong việc 
giao tiếp với cơ cấu chấp hành. 
• Tính tổng số: 
 - Đầu vào số 
- Đầu ra số 
- Đầu vào analog 
- Đầu ra analog 
Tính chọn module Digital. 
Tính chọn muodule analog. 
 (dựa vào bảng 1) 
• Xem xét nếu sử dụng cổng truyền thông vào những mục đích như điều khiển 
biến tần, kết nối panel, OPs (Operation), PC hay mạng thì nên sử dụng PLC có 
hai cổng truyền thông PPI như CPU 2224XP, 226, 226XM. 
4. Nếu hệ thống làm việc dây chuyền thì phải thiết kế mạng để kết nối các PLC lại với 
nhau. Quy trình thiết kế và chạy mạng sẽ nêu rõ hơn ở môn học mạng truyền thông 
công nghiệp, trong giáo trình này chỉ giới hạn trên 1 PLC. 
8.3. Thiết kế chương trình trên PLC: 
Trình tự thiết kế chương trình của PLC thực hiện theo các bước sau đây: 
1. Trên cơ sở giản đồ thời gian hay lưu đồ thuật toán dựa theo bài toán công nghệ đã 
phân tích ở phần 8.2. Tiến hành phân chia địa chỉ vào/ra, thiết lập những vùng nhớ 
để phục vụ cho quá trình xử lý dữ liệu. Liệt kê các bộ đếm, bộ định thời cần thiết 
phải sử dụng trong chương trình, các bit, byte trong vùng nhớ đặc biệt. Liệt kê 
các chương trình con, chương trình xử lý ngắt... 
2. Sau đó tiến hành biên dịch từ giản đồ thời gian hay lưu đồ thuật toán sang ngôn ngữ 
của PLC. 
3. Có thể dùng các công tắc và đèn Led hay dùng phần mềm PLCsim cho S7-200 để 
chạy thử chương trình ở chế độ offline. Trên cơ sở đó xem xét, đánh giá mức độ tối 
ưu của chương trình. Chương trình cần phải được viết ngắn gọn (nhất là các 
chương trình xử lý ngắt) và tin cậy, đặc biệt cần phải có các chương trình xử lý sự 
cố. 
8.4. Tổ chức bố trí phần cứng hệ thống: 
Hệ thống PLC bao gồm: Module nguồn, module CPU, Module mở rộng tất cả 
đều được lắp trên giá theo chẩn DIN như trong hình vẽ 1 và 2. 
Hình 8.1: Giá lắp đặt PLC theo chuẩn DIN 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 186 
Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra và bảo trì HT Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
Ở hai mặt giao tiếp với dây nối của cảm biến và cơ cấu chấp hành, không gian tối 
Hình 8.2: Khoảng cách lắp đặt cho phép của PLC trong tủ điện 
thỉu phải 25mm. Có thể lắp đặt các Rack theo chiều đứng hoặc ngang. Số rack không 
vượt quá hai rack. Khoảng cách giữa hai mặt trước và sau tủ không được nhỏ hơn 
75mm. PLC phải đặt trong không gian tương đối thoáng, ít bụi. Trong các tủ điện 
thường phải có quạt thông gió. 
 Hình 8.3: Mô hình của tủ điện có lắp đặt PLC 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 187 
Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra và bảo trì HT Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
 Hình 8.4: Mô hình của tủ điện có lắp đặt PLC và biến tần 
Trên đây là mô hình của vài tủ điện làm ví dụ để chúng ta có thể tham khảo cách bố trí 
phần cứng của hệ thống. 
8.5. Chạy thử chương trình: 
Đây là quá trình chạy thật trên máy ở chế độ online. Trước khi chạy ở chế độ này phải 
thực hiện các bước sau: 
1. Kiểm tra mức độ tiếp xúc dây nối cũng như địa chỉ ở đầu vào của công tắc, nút 
nhấn, công tắc hành trình dựa vào các đèn trạng thái trên đầu vào của PLC. 
Dùng đồng hồ để đo đạc các tín hiệu tương tự. 
2. Kiểm tra dây nối đến các cơ cấu chấp hành lần cuối trước khi cho chạy thử 
nghiệm. Xem xét đã chắc chắn đấu nối đúng theo sơ đồ hay chưa. Kiểm tra điện 
áp trên các cơ cấu chấp hành xem thử đã đạt chưa. 
3. Có thể viết từng đoạn chương trình nhở để kiểm tra trạng thái hoạt động của 
từng đầu ra, nhất là đối với các cơ cấu thuỷ lực và khí nén. Bước này gọi là 
bước chạy đơn động. Thường thực hiện cho những máy móc có công nghệ 
tương đối phức tạp. Các máy đơn giản có thể bỏ qua bước này. Đưa các cơ cấu 
về trở lại trạng thái ban đầu (đúng với quy trình đã thiết kế theo giản đồ thời 
gian hay lưu đồ thuật toán). 
4. Nạp chương trình vào PLC và chạy liên động toàn bộ hệ thống. Xem xét, đánh 
giá mức độ tin cậy của chương trình nếu chưa tốt thì có thể hiệu chỉnh thêm 
một vài lần nữa. 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 188 
Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra và bảo trì HT Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 
8.6. Lập tài liệu cho hệ thống: 
Lập tài liệu theo các gói sau: 
1. Tài liệu chung cho hệ thống như: Tài liệu về phần cứng và phần mềm của PLC, 
động cơ, biến tần 
2. Tài liệu lắp đặt: Các bản vẽ, tài liệu hướng dẫn lắp đặt cũng như tài liệu về cách 
cài đặt phần mềm và chạy thử nghiệm hệ thống. 
3. Tài liệu vận hành: Hướng dẫn các quy trình vận hành máy. 
4. Tài liệu bảo dưỡng. 
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 189