lOMoAR cPSD| 40190299
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: LẮP ĐẶT MÔ HÌNH TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÈN
GIAO THÔNG SỬ DỤNG PLC SIEMENS ĐIỀU KHIỂN 3 CHẾ ĐỘ: GIỜ CAO
ĐIỂM, GIỜ BÌNH THƢỜNG, GIỜ THẤP ĐIỂM THEO THỜI GIAN THỰC
Giảng viên hướng dẫn: Lê Thị Hiền
Sinh viên thực hiện: 1. Đào Thị Lanh MSSV: 2006020066 2.Nguyễn Tuấn Minh MSSV: 2006020075 3. Nguyễn Văn Nam MSSV:2006020125 4. Tống Văn Giang MSSV: 2006020034 5. Ngô Thị Trà MSSV: 2006020105 KHÓA: 2020-2023
NGÀNH: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP. Bắc Ninh, năm 2023 lOMoAR cPSD| 40190299 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! 2 lOMoAR cPSD| 40190299 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 được 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 : “LẮP ĐẶT MÔ HÌNH TỦ
ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG SỬ DỤNG PLC SIEMENS
ĐIỀU KHIÊN 3 CHẾ ĐỘ: GIỜ CAO ĐIỂM,GIỜ BÌNH THƯỜNG, GIỜ THẤP
ĐIỂM THEO THỜI GIAN THỰC”. 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 Siemens
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Thiết kế và lắp đặt mô hình tủ điện hệ thống đèn giao thông
Chương 4: Kết luận và kiến nghị 3 lOMoAR cPSD| 40190299 MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................................................ 2
TÓM TẮT ........................................................................................................................................................ 3
MỤC LỤC ....................................................................................................................................................... 4
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................................................... 6
1. Tính cấp thiết của đề tài/ Lý do chọn đề tài: ...................................................................... 6
2. Mục đích nghiên cứu: ...................................................................................................................... 7
3. Phạm vi nghiên cứu: ........................................................................................................................ 7
4. Phƣơng pháp nghiên cứu: ............................................................................................................ 7
DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ BẢNG BIỂU ............................................................................ 8
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC SIEMENS .................................................................... 9
1.1 Tổng quan về PLC ......................................................................................................................... 9
1.1.1. Lịch sử phát triển PLC: .................................................................................................... 9
1.1.2. Khái niệm PLC: ..................................................................................................................... 9
1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của PLC ..................................................................... 10
1.3. Các dòng PLC của hãng Siemens ...................................................................................... 13
1.3.1. PLC S7-200 ......................................................................................................................... 13
1.3.2. PLC S7-300 ......................................................................................................................... 15
1.3.3. PLC S7-1200 ...................................................................................................................... 17
1.3.4. PLC S7-1500 ...................................................................................................................... 19
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................................. 22
2.1. Cấu trúc hoạt động của hệ thống ....................................................................................... 22
2.2. Thiết bị điều khiển sử dụng trong mô hình .................................................................. 22
2.2.1. Khối nguồn ............................................................................................................................ 22
2.2.2. PLC S7 300 CPU313C ................................................................................................ 23
2.2.3.Các thiết bị phụ trợ đi kèm ............................................................................................ 25 4 lOMoAR cPSD| 40190299
2.2.4. Phần mềm TIA Portal V16 ........................................................................................... 31
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH TỦ ĐIỆN HỆ THỐNG ĐÈN
GIAO THÔNG ............................................................................................................................................ 35
3.1.Thuật toán điều khiển ............................................................................................................... 35
3.1.1. Quy trình công nghệ ......................................................................................................... 35
3.1.2. Giản đồ mô tả thời gian đèn sáng ............................................................................. 37
3.2. Thi công mô hình ................................................................................................................... 39
3.2.1. Danh sách thiết bị sử dụng trong mô hình: ....................................................... 39
3.2.2. Sơ đồ nối dây thiết bị........................................................................................................ 39
3.2.3.Thi công mô hình ........................................................................................................... 40
3.2.4.Bảng gán địa chỉ .................................................................................................................. 41
3.2.5. Chƣơng trình điều khiển ............................................................................................. 41
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ NGHỊ KIẾN ............................................................................ 50
4.1. Kết luận ............................................................................................................................................ 50 5 lOMoAR cPSD| 40190299 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…
Sau đây xin được trình bày phương pháp sử dụng chương trình PLC cho chốt đèn giao thông. 6 lOMoAR cPSD| 40190299
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.
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. Phƣơng 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. 7 lOMoAR cPSD| 40190299
DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ BẢNG BIỂU
Hình 1.1: Các khối cơ bản trong PLC
Hình 1.2: Các khối chức năng đặc biệt của PLC
Hình 1.3: Sơ đồ ghép nối hệ điều khiển PLC của Siemens
Hình 1.4: Hình khối mặt trước PLC S7-
200 Hình 1.5 Sơ đồ chân kết nối PLC S7-
200 Hình 1.6: Tổng quan Siemens S7- 300
Hình 1.7: Sơ đồ chân kết nối PLC S7-300 Hình 1.8: PLC S7-1200
Hình 1.9: Sơ đồ chân kết nối PLCS7-1200 Hình 1.10: PLC S7-1500
Hình 1.11: Sơ đồ chân kết nối PLC S7-1500
Hình 2.1: Sơ đồ khối tín hiệu
Hình 2.2: Nguồn tổ ong 24VDC
Hình 2.3: PLC S7-300 CPU313C – 6ES7 313-5BG04-0AB0 Hình 2.4: Nút nhấn
Hình 2.5: Cấu tạo nút nhấn thường mở
Hình 2.6: Cấu tạo nút nhấn thường đóng
Hình 2.7: Đèn báo tín hiệu 220VAC PHI 22
Hình 2.8: Công tắc 2 vị trí Hình 2.9: Aptomat 4 pha LS
Hình 2.10: Giao diện ban đầu của TIA Portal Hình 2.11: Relay 24V
Hình 2.10: Đế cắm Relay
Hình 3.1: Giản đồ mô tả thời gian đèn sáng
Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán
Hình 3.3: Sơ đồ kết nối PLC
Hình 3.4: Mặt ngoài cánh tủ
Hình 3.5: Mặt trong của tủ điện
Hình 3.6: Chương trình điều khiển 8 lOMoAR cPSD| 40190299
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC SIEMENS
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…
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 9 lOMoAR cPSD| 40190299
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…
1.2. 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 1.1: Các khối cơ bản trong PLC
- 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. 10 lOMoAR cPSD| 40190299
- 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.
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…) 11 lOMoAR cPSD| 40190299
Hình 1.2: Các khối chức năng đặc biệt của PLC
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 1.3: Sơ đồ ghép nối hệ điều khiển PLC của Siemens
b. Nguyên lý hoạt động 12 lOMoAR cPSD| 40190299
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:
- 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.
1.3. Các dòng PLC của hãng Siemens 1.3.1. PLC S7-200 13 lOMoAR cPSD| 40190299
Hình 1.4: Hình khối mặt trước PLC S7-200 Trong đó:
• Chân cắm cổng ra.
• Chân cắm cổng vào.
• Các đèn trạng thái:
SF (đèn đỏ): Báo hiệu hệ thống bị hỏng.
RUN (đèn xanh): Chỉ định rằng PLC đang ở chế độ làm việc.
STOP (đèn vàng): Chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng. •
Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng vào.
• Cổng truyền thông.
• Đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời của cổng ra. • Công tắc 14 lOMoAR cPSD| 40190299
Hình 1.5 Sơ đồ chân kết nối PLC S7-200 Ƣu điểm: -
Giá thánh rẻ so với các sản phẩm cùng hãng
- Nhỏ gọn phù hợp với các dự án nhỏ hoặc dùng cho học tập nghiên cứu
- Có các module mở rộng để bổ sung các chức năng
- Hãng đã ngừng sản xuất nên khi cần thay thế thì rất khó
- Một số chức năng cao cấp còn hạn chế nên không phù hợp với các dự án
đòi hỏi độ phức tạp 1.3.2. PLC S7-300
PLC S7-300 là 1 dòng PLC mạnh của Siemens, S7-300 phù hợp chó 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. 15 lOMoAR cPSD| 40190299
Hình 1.6: Tổng quan Siemens S7- 300
Tính năng của PLC S7-300
• Tốc độ xử lý nhanh.
• Cấu hình các tín hiệu I/O đơn giản.
• Có nhiều loại module mở rộng cho CPU và cả cho các trạm remote I/O.
• Cổng truyền thông Ethernet được tích hợp trên CPU, hổ trợ cấu hình
mạng và truyền dữ liệu đơn giản.
• Kích thước CPU và Module nhỏ giúp cho việc thiết kế tủ điện nhỏ hơn.
• Có các loại CPU hiệu suất cao tích hợp cổng profinet, tích hợp các chức
năng công nghệ, và chức năng an toàn (fail-safe) cho các ứng dụng cao.
• Bao gồm 7 loại CPU tiêu chuẩn, 7 loại CPU tích hợp I/O, 5 loại CPU fail-
safe cho chức năng an toàn, 3 loại CPU công nghệ.
Hình 1.7: Sơ đồ chân kết nối PLC S7-300 16 lOMoAR cPSD| 40190299 Ƣu điểm:
- Thiết kế nhỏ gọn dễ lắp đặt, tiết kiệm không gian.
- Cấu tạo chắc chắn, kết cấu bền vững.
- Được cải tiến nhiều tính năng mới.
- Độ bền cao, tuổi thọ sử dụng lâu dài.
- Hoạt động ổn định và an toàn. Nhƣợc điểm:
- Giá thành khá cao, phù hợp dùng cho các hệ thống lớn 1.3.3. PLC S7-1200 Hình 1.8: PLC S7-1200
SIMATIC S7-1200 thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác
nhau, cấp độ từ nhỏ đến trung bình. Đặc điểm nổi bật là PLC S7-1200 được tích
hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet). Sử dụng chung một phần mềm
Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC và HMI. Điều này giúp cho việc thiết
kế, lập trình, thi công hệ thống điều khiển được nhanh chóng, đơn giản.
Các thành phần của PLC S7-1200
• 3 dòng CPU với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau.
• 2 mạch tương tự và số mở rộng điều khiển module trực tiếp trên CPU.
• 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau.
• 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP. 17 lOMoAR cPSD| 40190299
• Bổ sung 4 cổng Ethernet.
• Module nguồn PS 1207 điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC.
Giao tiếp truyền thông PLC S7-1200
Profibus DP Master/Slave và kết nối PTP thông qua RS232/RS485.
Giao tiếp PROFINET sử dụng cho lập trình PLC, các thiết bị như HMI,
các I/O, biến tần hoặc các bộ điều khiển khác. AS-i Master I/O Link Master
Hình 1.9: Sơ đồ chân kết nối PLCS7-1200 Ƣu điểm:
- Giá thành hợp lý phù hợp làm các dự án nhỏ
- Độ chính xác cao, tích hợp nhiều công nghệ hiện đại
- Nhỏ gọn, dễ dang lắp đặt Nhƣợc điểm:
- Còn một số hạn chế trong các dự án đòi hỏi quy mô lớn. 18 lOMoAR cPSD| 40190299 1.3.4. PLC S7-1500
Hình 1.10: PLC S7-1500
Dòng sản phẩm PLC SIMATIC S7-1500 của Siemens được thiết kế theo dạng
module với nhiều loại CPU khác nhau phù hợp cho nhiều cấp hiệu suất khác nhau.
Dãy sản phẩm rộng lớn với các module tín hiệu vào ra, các module công nghệ dành
cho các chức năng đặc biệt như đếm, các module điều khiển tập trung hay điều khiển
phân tán được sử dụng trong truyền thông giao tiếp giữa các thiết bị hoặc nhà máy.
SIMATIC S7-1500 với cấp bảo vệ IP20 và được thiết kế để lắp đặt trong các tủ điều
khiển (ngoài ra còn có loại S7-1500 với cấp bảo vệ IP65/IP67).
Gia tăng hiệu suất thông qua:
• Thực hiện lệnh nhanh hơn
• Mở rộng ngôn ngữ
• Các kiểu dữ liệu mới
• Cổng bus truyền dữ liệu nhanh hơn.
• Tạo mã tối ưu
Truyền thông mạnh mẽ:
• PROFINET IO (công tắc 2 cổng) làm giao tiếp tiêu chuẩn;
• Từ CPU 1515-2 PN, một hoặc nhiều giao tiếp PROFINET được tích hợp bổ
sung, ví dụ: để tách mạng, kết nối thêm các thiết bị PROFINET hoặc để
truyền thông tốc độ cao như một I-Device
• OPC UA Data Access Server làm tùy chọn runtime để kết nối dễ dàng
với SIMATIC S7-1500 trong các thiết bị / hệ thống của bên thứ ba. 19 lOMoAR cPSD| 40190299
• Có thể mở rộng với các mô-đun truyền thông cho các hệ thống bus và
kết nối điểm-điểm
Công nghệ tích hợp:
• Điều khiển chuyển động được tích hợp mà không cần thêm các module bổ sung:
• Các khối chuẩn hóa (PLCopen) cho kết nối tín hiệu tương tự và PROFIdrive
• Chức năng điều khiển chuyển động hỗ trợ điều khiển tốc độ, trục định vị,
hoạt động đồng bộ tương đối (đồng bộ hóa mà không có đặc tả vị trí đồng
bộ), cũng như các bộ mã hoá bên ngoài, cam và đầu dò.
• Các chức năng điều khiển chuyển động mở rộng như hoạt động đồng bộ
tuyệt đối (đồng bộ với đặc điểm kỹ thuật của vị trí đồng bộ) và camera
cũng được tích hợp trong CPU công nghệ.
• Chức năng dò tìm toàn diện cho tất cả các tags CPU để chẩn đoán theo
thời gian thực và phát hiện lỗi lẻ tẻ nhằm vận hành có hiệu quả và tối ưu
hóa nhanh chóng của thiết bị lái và điều khiển.
• Các chức năng kiểm soát tối đa.
Hình 1.11: Sơ đồ chân kết nối PLC S7-1500 Ƣu điểm: 20