tiểu luận đề tài lập trình plc siemen s7 200

Dù bạn có nhận ra hay không, các thiết bị điện tử mà chúng ta sử dụng hàng ngày thường được điều khiển bằng PLC, từ các hệ thống đèn giao thôngđến thang máy và thậm chí là các thiết bị g

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay lập trình PLC Siemens S7-200 không chỉ là một công cụ quan trọng trongngành công nghiệp mà còn là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngàycủa chúng ta Dù bạn có nhận ra hay không, các thiết bị điện tử mà chúng ta sử dụng hàng ngày thường được điều khiển bằng PLC, từ các hệ thống đèn giao thôngđến thang máy và thậm chí là các thiết bị gia dụng trong nhà

PLC Siemens S7-200 là một trong những nền tảng lập trình PLC phổ biến nhất, với

sự linh hoạt và độ tin cậy cao Khả năng lập trình dễ dàng của nó không chỉ thu hútngười làm việc trong ngành công nghiệp mà còn làm cho việc tự động hóa trở nên tiếp cận hơn với người dùng thông thường Với việc sử dụng các chương trình logic đơn giản, người dùng có thể tùy chỉnh và điều khiển các thiết bị điện tử theo cách mà họ mong muốn, từ việc tự động bật tắt đèn trong nhà đến việc tự động hóa

hệ thống tưới cây trong vườn

Nhờ vào sự linh hoạt và tính tiện lợi của nó, PLC Siemens S7-200 đang dần trở thành một công cụ không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày, giúp chúng ta tối

ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong các hoạt động hàng ngày của mình

1.1) Giới thiệu bộ điều khiển PLC:

Bộ điều khiển PLC, viết tắt của "Programmable Logic Controller", là một thành phần quan trọng trong hệ thống tự động hóa công nghiệp hiện đại Đây

là một máy tính công nghiệp được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ điều khiển và giám sát trong các quy trình sản xuất và các hệ thống tự động hóa

thống điều khiển dây cứng, được phát triển bởi các kỹ sư và nhà nghiên cứu với mong muốn tạo ra một giải pháp linh hoạt, dễ sử dụng và dễ mở rộng cho các quy trình sản xuất.

PLC hoạt động bằng cách đọc dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị đầu vào, xử

lý thông tin theo các thuật toán đã được lập trình, sau đó điều khiển các thiết

bị đầu ra như động cơ, van, và cảm biến để thực hiện các tác vụ cụ thể Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất sản xuất, tăng tính ổn định và đảm bảo an toàn của các quá trình công nghiệp

Hình 1.1.1: Bộ điều khiển lập trình PLC

Các thành phần của một PLC S7-200 thường có các modul phần cứng sau:

 Modul nguồn

 Modul đơn vị xử lý trung tâm

 Modul bộ nhớ chương trình và dữ liệu

 Modul đầu vào

 Modul đầu ra

 Modul phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ)

 Modul chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng)

Hình 1.1.2: Mô hình khái quát quy trình của modul phần

cứng PLC S7-200

Sơ đồ chân để kết nối các thành phần này thường khá đơn giản Mỗi module phần cứng sẽ có các đầu kết nối dành cho nguồn cấp, các đầu vào và đầu ra Các mạch này thường được kết nối với nhau thông qua các dây dẫn, thường

là dây điện Các PLC thường có các cổng giao tiếp như Ethernet, RS-232, RS-485, Profibus, hoặc các giao thức khác để kết nối với các thiết bị khác như máy tính hoặc các PLC khác

Tuy nhiên, sơ đồ chân cụ thể có thể thay đổi tùy thuộc vào mẫu mã cụ thể của PLC và yêu cầu của hệ thống cụ thể mà nó được triển khai

Dưới đây sơ đồ chân kết nối cơ bản cho các module phần cứng của PLC 200:

S7-Power Supply

Digital Output Output Modul

 Backplane: Kết nối các module với nhau và với CPU Cho phép truyền dữ liệu và nguồn điện giữa các module.

1.2) Tập lệnh lập trình PLC:

I BIT LOGIC(CÁC LỆNH TIẾP ĐIỂM)

1 Tiếp điểm thường hở:

Ví dụ:

Bình thường tại tiếp điểm này sẽ hở mạch, khi có tín hiệu mức 1 ( 24VDC )

vào I0.1 thì làm tiếp điểm này ñóng lại

Sử dụng không hạn định số lệnh tiếp ñiểm trên cùng 1 địa chỉ

Có thể mắc nối tiếp hoặc song song nhiều lệnh tiếp điểm

Mạch này sẽ đóng khi chỉ I0.3 hoặc cả I0.1 và I0.2 cùng đóng

2 Tiếp điểm thường đóng

Ví dụ:

Bình thường tại tiếp điểm này sẽ đóng mạch, khi có tín hiệu mức 1 ( 24VDC )vào I0.1 thì làm tiếp điểm này sẽ hở ra

Sử dụng không hạn định số lệnh tiếp điểm trên cùng 1 ñịa chỉ

Có thể mắc nối tiếp hoặc song song nhiều lệnh tiếp điểm

Mạch này sẽ hở khi cả I0.4 và I0.5 hoặc cả I0.1 và I0.2 cùng đóng

3 Lệnh Out

Lệnh xuất tín hiệu ñiều khiển ở ngỏ ra hoặc cho các lệnh trung gian

Ví dụ:

Ngõ ra bằng 0 khi chỉ 1 trong 2 ngõ vào = 0 Bằng 1 khi cả 2 ngỏ vào này =1.

Ví dụ này thực hiện trên các nút điều khiển là công tắc gạt

Khi kết nối 2 ngõ vào I0.1 và I0.2 bằng 2 nút nhấn thì phải viết chương trình

có tự duy trì

Có thể viết chương trình sử dụng các tiếp điểm trung gian là M

4 Lệnh Set

5 Lệnh reset

Lệnh Set và Reset luôn được sử dụng đi đôi

Ở đây khi chạy chương trình I0.1 và I0.2 được thí nghiệm như là 2 nút nhấn

6 Tiếp điểm phát hiện cạnh lên

Mạch phát hiện cạnh lên:

7 Tiếp điểm phát hiện cạnh xuống

Mạch phát hiện cạnh xuống:

Xoá các bit:

8 Lệnh Bit, Byte, Word

Bit là 1 ô nhớ có giá trị logic là 0 hoặc 1

Bite gồm 8 bit

Word (từ đơn): 1 từ gồm có 2 byte

1.3) Điều khiển tín hiệu PLC:

Điều khiển có nhiệm vụ thực hiện các chức năng riêng của một máy móc hay thiết

bị theo một trình tự hoạt động định trước phụ thuộc vào trạng thái của máy hay bộ phát tín hiệu

Sự điều khiển được phân biệt theo các đặc điểm khác nhau:

Theo loại biểu diễn thông tin

 Điều khiển nhị phân: Xử lý tín hiệu đầu vào nhị phân (tín hiệu 1-0) thành các tín hiệu ra nhị phân

 Điều khiển số: Xử lý các thông tin số, có nghĩa các thông tin được biểu diễn dưới dạng số

Theo loại xử lý tín hiệu

 Điều khiển liên kết: Các trạng thái tín hiệu xác định của ngõ ra được điều khiển bởi các trạng thái tín hiệu của ngõ vào tuỳ thuộc vào các chức năng liên kết (AND, OR, NOT)

 Điều khiển trình tự: Điều khiển với trình tự theo từng bước, sự đóng mạch của một bước sau xảy ra phụ thuộc vào điều kiện đóng mạch tiếp theo Điều kiện đóng mạch tiếp theo có thể phụ thuộc vào qui trình hay thời gian

 Điều khiển không đồng bộ: Việc điều khiển được xử lý ở sự thay đổi trực tiếp của tín hiệu ngõ vào không cần tín hiệu xung phụ (điều khiển chậm)

 Điều khiển đồng bộ xung: Việc điều khiển được xử lý ở các tín hiệu chỉ đồng bộ với một tín hiệu xung (điều khiển nhanh)

Theo loại thực hiện chương trình

 Điều khiển theo chương trình kết nối cứng: Loại điều khiển này có thể được lập trình cố định, có nghĩa không thể thay đổi được ví dụ như lắp đặt dây nối

cố định hay có thể thay đổi chương trình thông qua các đầu nối (ma trận diode)

 Điều khiển khả trình: Chức năng điều khiển được lưu giữ trong một bộ nhớ chương trình Nếu sử dụng bộ nhớ đọc/ghi (RAM), thì có thể thay đổi

chương trình mà không cần can thiệp đến phần cơ khí (điều khiển có thể lập trình tự do) Nếu ngược lại là một bộ nhớ chỉ đọc (ROM), thì chương trình

có thể được thay đổi bằng cách thay đổi bộ nhớ (điều khiển có thể thay đổi chương trình)

Hình 1.3: Sơ đồ các loại điều khiển PLC

Chương2:Bài tập thực hành PLC S7-200:

2.1) Bài tập 1

a) Vẽ sơ đồ:

b) viết chương trình plc siemen s7-200

Giải thích:

1 Xác định trạng thái chương trình:

 Chương trình cần kiểm tra trạng thái của nút nhấn chọn chương trình (Pr, I0.0) để xác định chương trình nào đang được lựa chọn

 Nếu không nhấn nút chọn chương trình mà lại nhấn nút ON/OFF, đèn

sự cố (Er, Q0.0) sẽ nhấp nháy Nút RESET (I0.3) được sử dụng để phục hồi lại trạng thái ban đầu

2 Chương trình 1:

 Khi nhấn nút Pr lần 1, đèn chương trình 1 (Đ1, Q0.1) sáng

 Nút ON (I0.1) được sử dụng để kích hoạt động cơ M1 và M2, nút OFF (I0.2) để dừng chúng.

 Nếu có sự cố xảy ra với động cơ M1 hoặc M2, relay của động cơ đó

sẽ được kích hoạt và đèn sự cố tương ứng (M1 hoặc M2, Q0.4 hoặc Q0.5) sẽ nhấp nháy Sau khi sự cố được khắc phục, đèn sự cố sẽ tắt

3 Chương trình 2:

 Khi nhấn nút Pr lần 2, đèn chương trình 2 (Đ2, Q0.2) sáng

 Khi nhấn nút ON, động cơ M1 chạy trong 10s và sau đó dừng Động

cơ M2 chạy trong 15s và sau đó dừng Đèn M1 (Q0.4) và M2 (Q0.5)

sẽ sáng khi tương ứng với động cơ đang hoạt động và tắt khi động cơ dừng

4 Chương trình 3:

 Khi nhấn nút Pr lần 3, đèn chương trình 3 (Đ3, Q0.3) sáng

 Khi nhấn nút ON, động cơ M1 và M2 sẽ chạy cùng lúc trong 5s, sau

đó dừng trong 5s Quá trình này sẽ lặp lại 5 lần Đèn M1 và M2 sẽ hoạt động tương tự như trong chương trình 2

5 Xử lý sự cố:

 Nếu có sự cố xảy ra với bất kỳ động cơ nào, relay tương ứng sẽ được kích hoạt và đèn sự cố sẽ nhấp nháy Sau khi sự cố được khắc phục, đèn sự cố sẽ tắt

Các biến đầu vào (Pr, ON, OFF, RESET, RN1, RN2) và đầu ra (Er, Đ1, Đ2, Đ3, M1, M2) được gán các địa chỉ tương ứng để chương trình PLC biết khi nào phải kích hoạt các chức năng và điều các thiết bị ngoại vi

2.2) Bài tập 2:

2.2.1 Chế độ tay:

a) Vẽ sơ đồ:

b) Viết chương trình

I0.1 Q0.1

Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.0 I0.0

Giải thích:

Chế độ tay (MAN):

 Khi công tắc AUTO/MAN được chuyển về phía MAN (I0.0), đèn Đỏ 1 (Q0.2) và đèn Xanh 2 (Q0.3) sáng, đồng thời đèn Đỏ 2 (Q0.5) và đèn Xanh 1(Q0.0) tắt Điều này thể hiện bởi mối quan hệ logic giữa đầu vào và đầu ra (I0.0  Q0.2, Q0.3 và I0.0  Q0.0, Q0.5)

Nút nhấn Pr (I1.0):

 Khi nhấn nút Pr lần 1, đèn Đỏ 1 (Q0.2) và đèn Xanh 2 (Q0.3) tắt, đồng thời đèn Đỏ 2 (Q0.5) và đèn Xanh 1 (Q0.0) sáng Điều này thể hiện một chuyển đổi trạng thái theo yêu cầu.

 Nếu nhấn nút Pr lần 2, thì hoạt động các đèn trở lại trạng thái ban đầu

Chế độ tự động:

Giải thích:

1 Chuyển đổi giữa chế độ MANUAL s:

 Đầu tiên, chương trình cần kiểm tra trạng thái của công tắc

AUTO/MAN (I0.0) Nếu công tắc được chuyển sang vị trí AUTO, chương trình sẽ tiếp tục hoạt động

2 Thời gian từ 5 giờ đến 21 giờ:

 Trong khoảng thời gian này, đèn Xanh 1 (Q0.0), Đèn Vàng 1 (Q0.1), Đèn Đỏ 1 (Q0.2), Đèn xanh 2 (Q0.3), Đèn vàng (Q0.4), Đèn đỏ (Q0.5) hoạt động bình thường theo giản đồ đã được chỉ định

 Chuyển sang auto đèn đỏ 1(Q0.2) và đèn xanh 2 (Q0.3) sáng trong 30s xong thời đến lớn hơn hoặc bằng 30s thì đèn xanh 2 (Q0.3) tắt đènvàng 2 (Q0.4) sáng trong 3s Hết 33s đèn đỏ 1(Q0.2) và đèn vàng 2 (Q04) tắt, đèn xanh 1 (Q0.0) và đèn đỏ 2 (Q0.5) sáng trong vòng 63s đèn xanh 1 (Q0.0) tắt đèn vàng 1 (Q0.1) sáng trong 3s và quay trở lại như ban đầu

 Để thực hiện điều này, chương trình có thể sử dụng một điều kiện kiểm tra thời gian hoặc một timer để kiểm tra xem thời gian hiện tại

có nằm trong khoảng từ 5 giờ đến 21 giờ hay không

3 Thời gian từ 21 giờ đến 5 giờ:

 Trong khoảng thời gian này, chỉ có Đèn Vàng 1 (Q0.1) và Đèn Vàng

2 (Q0.4) hoạt động và nhấp nháy với tần số nhấp nháy là 1s

 Chương trình cần phải có một điều kiện kiểm tra thời gian để xác địnhxem thời gian hiện tại có nằm trong khoảng từ 21 giờ đến 5 giờ hay không Khi điều kiện này được đáp ứng, chương trình sẽ bật Đèn Vàng 1 và Đèn Vàng 2 và cài đặt chúng để nhấp nháy với tần số 1s

Kết luận:

Việc vẽ và lập trình PLC Siemens S7-200 là một trải nghiệm quan trọng và đáng giá trong việc nâng cao kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực tự động hóa côngnghiệp Qua quá trình vẽ và lập trình thì nhóm 2 đã có những tiến bộ trong việc hiểu rõ hơn về cách hoạt động của PLC, cũng như các nguyên lý cơ bản và ứng dụng của nó trong tự động hóa công nghiệp và cải thiện thêm kỹ năng lập trình củabản thân, đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển và giám sát quy trình tự động

Vì vậy, việc vẽ và lập trình PLC Siemens S7-200 không chỉ là một công việc học tập mà còn là một trải nghiệm giúp nhóm em học hỏi và tích lũy kinh nghiệm quý báu trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp