Tài liệu môn Kĩ thuật điện

MỤC LỤC
Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN	3
1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN	3
1.1.1. Định nghĩa	3
1.1.2. Cấu tạo	3
1.1.3. Phân loại	3
1.2. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU	5
1.2.1. Cấu tạo của động cơ điện một chiều	5
1.2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập	8
1.2.3 các phương pháp điều chỉnh tốc độ	13
1.3. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ	13
1.3.1. Đặc điểm	13
1.3.2. Phân loại	13
1.3.3. Cấu tạo	13
1.3.4. Nguyên lý làm việc	15
1.3.5. Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha	16
1.4. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ	18
1.4.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực	18
1.4.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số	19
1.4.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cấp cho Stato	20
1.4.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch roto của động cơ roto dây quấn	21
Chương 2 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH PLC S7-300	22
2.1. Giới thiệu chung về PLC S7-300	22
2.1.1. Các module của PLC S7-300	23
2.1.2. Kiểu dữ liệu và phan chia bộ nhớ	28
2.1.3. Cấu trúc bộ nhớ CPU	29
2.1.4. Vòng quét chương trình	31
2.1.5. Cấu trúc chương trình	32
2.1.6. Những khối OB đặc biệt	34
2.1.7. Tổ chức bộ nhớ của CPU	36
2.1.8. Xác định địa chỉ cho module mở rộng	37
2.1.9. Trao đổi dữ liệu giữa các CPU và các module mở rộng	38
2.2. Ngôn ngữ lập trình 	40
2.2.1. Toán hạng địa chỉ	40
2.2.2. Thanh Ghi Trạng Thái	41
2.2.3. Nhóm lệnh logic tiếp điểm	43
2.2.4. Bộ thời gian (Timer)	47
2.2.5. Bộ đêm counter	53
2.3. Sử dụng phần mềm STEP7	56
2.3.1. Cài đặt phần mềm Step7	56
2.3.2. Soạn thảo một Project	58
2.3.3. Xây dựng cấu trình cứng và chương trình cho trạm PLC	59
Chương 3 ỨNG DỤNG CỦA PLC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP	64
3.1. Điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc	64
3.2. Mở máy qua 3 cấp điện trở phụ	66
3.3. Điều khiển 3 băng tải	72Chương 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN
1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN
	1.1.1. Định nghĩa
	Máy điện là thiệt bị điện từ làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Dùng để biến đổi dạng năng lượng cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc dùng để biến đổi thông số điện như biến đổi U, I, F, số pha.
	Máy điện là máy thường gặp nhiều trong các ngành kinh tế như: công nghiệp, giao thông vận tải và trong các dụng cụ sinh hoạt trong gia đình.
	1.1.2. Cấu tạo
	Gồm hai phần chính:
	Mạch từ (lõi thép)
	Mạch điện (các dây quấn) 
	1.1.3. Phân loại 
	Máy điện có nhiều loại và được phận loại theo nhiều cách khác nhau: 
	+ Theo công suất 
	+ Theo cấu tạo
	+ Theo chức năng
	+ Theo loại dòng điện (xoay chiều, một chiều)
	+ Theo nguyên lý làm việc
	Phân loại theo nguyên lý làm việc được chia làm hai loại:
	- Máy điện tĩnh: thường gặp là máy biến áp. Làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây không có chuyển động tương đối với nhau.
	Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng U1, I1, f thành điện năng có thông số U2, I2, f hoặc ngược lại biến đổi U2, I2, f thành U1, I1, f.
	- Máy điện động (quay hoặc chuyển động thẳng): làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây ra. Loại máy điện này thường dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi điện năng thành cơ năng (máy phát điện). Quá trình biến đổi có tính chất thuận nghịch nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát hoặc động cơ.
Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng
Máy điện tĩnh
Máy điện động
Máy điện xoay chiều
Máy điện một chiều
Máy phát không đồng bộ
Máy đồng bộ
Máy phát đồng bộ
Động cơ không đồng bộ
Máy không đồng bộ
Máy biến áp
Động cơ đồng bộ
Máy điện
Động cơ một chiều
Máy phát một chiều
1.2. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.2.1. Cấu tạo của động cơ điện một chiều
	Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh và phần động.
Dây quấn phần ứng
Gông từ
Lõi sắt
Cực từ phụ
Dây quấn cực từ phụ
Dây quấn cực từ chính
Cực từ chính
stato
Hình 1-1. Cấu tạo động cơ điện một chiều
Phần tĩnh hay stato
	Là phần đứng yên của máy (hình 1 – 1), bao gồm các bộ phận chính sau:
	a) Cực từ chính
	Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng, và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau như trên (hình 1 - 2).
Hình 1-2. Cấu tạo cực từ chính
	b) Cực từ phụ
	Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông.
	c) Gông từ
	Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.
	d) Các bộ phận khác
	Bao gồm:
- Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và an toàn cho người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang.
- Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại.
Phần quay hay rôto
	Bao gồm những bộ phận chính sau :
	a) Lõi sắt phần ứng 
	Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào.
	Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục.
	Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió. Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.
	Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục. Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto. Dùng giá rôto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto.
	b) Dây quấn phần ứng
Hình 1-3. Sơ đồ cách quấn dây
	Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ có công suất dưới vài kw thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép.
	Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc đai chặt dây quấn. Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit.
	c) Cổ góp
 	Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một hình trục tròn. Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng như trên (hình 1 – 4).
CỔ GÓP
Miếng đệm mica
Đai
Phiến đổi chiều
Mi ca
Ống lõi
PHIẾN ĐỔI CHIỀU
Hình 1- 4. Cấu tạo cổ góp
1.2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
	Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ song song (hình 1- 5).
Uư
CKT
RKT
E
I
IKT
+
-
E
I
-
+
CKT
RKT
IKT
Uư
UKT
+
-
Hình 1-5. Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ song song
Hình 1- 6. Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập
Rf
Rf
	Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau (hình 1- 6), lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập.
 Phương trình đặc tính cơ 
	Theo sơ đồ (hình 1- 6), có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau:
	Uư = Eư + (Rư + Rf).Iư	(1-1)
	Trong đó:
	Uư : điện áp phần ứng (V),
	Eư : sức điện động phần ứng (V),
	Rư : điện trở của mạch phần ứng (W),
	Rf : điện trở phụ trong mạch phần ứng (W),
	Iư : dòng điện mạch phần (A).
	Với: 	Rư = rư + rcf + rb + rct
	rư : điện trở cuộn dây phần ứng,
	rcf : điện trở cuộn cực từ phụ,
	rb : điện trở cuộn bù,
	rct : điện trở tiếp xúc của chổi điện.
	Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:
	Eư = 	(1 - 2)
	Trong đó: 	K = - hệ số cấu tạo của động cơ,
	p – số đôi cực từ chính,
	N – số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng,
	a – số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng,
	F - từ thông kích từ dưới một cực từ Wb,
	w - tốc độ góc, rad/s .
	Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/ phút) thì: 
	Eư = KeF. n	(1 - 3)
	w = 
	Vì vậy 	Eư = 
	Ke = 	 : Hệ số sức điện động của động cơ,
	Ke = 
Từ công thức (1 - 1) và (1 - 2) ta có:
	w = 	( 1 – 4 )
	Biểu thức (1 - 4) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ. Mặt khác, mômen điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi:
	Mđt = KF . Iư 	( 1 – 5 )
	Suy ra 	Iư = 
	Thay giá trị Iư vào (1-4) ta được:
	w = 	( 1 – 6 )
	Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M, nghĩa là Mđt = Mcơ = M.	w = 	( 1 – 7 )
	Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.	
w
wo
w
wo
Iđm
Inm
I
Mđm
Mnm
M
Hình 1- 7. Đặc tính cơ điện và đặc tính cơ cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
	Giả thiết phản ứng được bù đủ, từ thông F = const, thì các phương trình đặc tính cơ điện (1 - 4 ) và phương trình đặc tính cơ (1 - 7) là tuyến tính. Đồ thị của chúng được biểu diễn trên (hình 1 - 7).
 Theo các đồ thị trên, khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có :
wo được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. Còn khi w = 0 ta có:
và	M = KF . Inm = Mnm 
Inm, Mnm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch,
	Mặt khác, phương trình đặc tính (1 - 4) và (1 - 7) cũng có thể được viết ở dạng:
	w = ,	
Trong đó	R = Rư + Rf , 	wo = 	
	Dw = 
Dw được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M.
1.2.3 các phương pháp điều chỉnh tốc độ:
Có rất nhiều các để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều như:
- Sử dụng hệ truyền động F-D
- Sử dụng hệ truyền động T-D
- Sử dụng bộ điều chỉnh tự động PID
1.3. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
	1.3.1. Đặc điểm
	Động cơ không đồng bộ so với các loại động cơ khác có cấu tạo nhỏ gọn và vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, chi phí vận hành thấp, làm việc tin cậy, hơn nữa có thể đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha mà không cần phải qua một thiết bị biến đổi nào. Vì vậy nên được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt.
	1.3.2. Phân loại
 - Động cơ không đồng bộ một pha: chỉ có một dây quấn làm việc (đối với động cơ có công suất nhỏ hơn 600w).
 - Động cơ không đồng bộ hai pha: có hai dây quấn làm việc, trục của hai dây quấn đặt lệch nhau trong không gian một góc 900 điện (động cơ có công suất nhỏ hơn 600w).
	- Động cơ không đồng bộ ba pha: có ba dây quấn làm việc thường làloại động cơ có công suất lớn hơn 600w, trục các dây quấn đặt lệch nhau trong không gian một góc 1200 điện.
	1.3.3. Cấu tạo
	Nhìn chung động cơ không đồng bộ ba pha gồm hai phần chính:
	- Stato: là phần cố định tạo ra từ trường quay, được cấu tạo bởi các lá sắt có từ tính hàm lượng silic từ 1% đến 2%, được ghép lại thành một khối trụ ống, phía trong là stato có các đường rãnh là nơi đặt các cạnh dây dẫn. Ba cuộn pha được bố trí đều trên stato và lệch nhau một góc 1200 điện. Phần mạch từ stato thường được cố định trong thân máy là vỏ bọc bằng tôn lá hoặc bằng gang đúc có đế vững chắc.
	- Rôto: là phần quay cũng dược cấu tạo bởi các lá sắt từ tính ghép lại thành khối trụ đặc và xung quanh trụ có các đường rãnh là nơi đặt các thanh rãnh bằng đồng hoặc nhôm đúc. Các đầu thanh dẫn được nối ngắn mạch với nhau tạo thành mạch kín dang lồng sóc.
 	Rôto chế tạo dạng này gọi là roto lồng sóc và thường đúc các cánh quạt phụ thông gió dính liền với roto. 
 	Đối với động cơ không đồng bộ ba pha có công suất lớn người ta thường chế tạo với loại roto dây quấn đẻ đạt ưu điểm khi khởi động động cơ.Loại roto này được quấn ba cuộn dây tương ứng với ba pha và mắc hình Y. Ba đầu dây của ba cuộn pha này được nối với ba vành đồng và chúng được nối ngắn mạch lại bởi biến trở khởi động ba pha.
	1.3.4. Nguyên lý làm việc
	Khi cho dòng điện ba pha tần số f vào ba pha dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay p đuôi cực, quay với vận tốc n1= .
	Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn roto cảm ứng các sức điện động. Vì dây quấn roto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng trong các thanh dẫn roto. Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện roto, kéo roto quay cùng chiều quay từ trường với tốc độ n nhưng tốc độ quay của roto bao giờ cũng nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường quay. Vì thế động cơ được gọi là động cơ không đồng bộ.
	1.3.5. Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha
	Động cơ không đồng bộ ba pha có mômen mở máy. Để mở máy được mômen mở máy của động cơ phải lớn hơn mômen cản của tải lúc mở máy, đồng thời mômen động cơ phải đủ lớn để thời gian mở mảytong pham vi cho phép.
	Khi mở máy hệ số trượt S = 1, theo sơ đồ thay thế gần đúng, dòng điện pha lúc mở máy:
	- Khởi động dùng cuộn kháng mắc nối tiếp váo mạch stato
	Khi khởi động: CD2 cắt, đóng CD1 để nối dây quấn stato vào lưới thông qua Ck, động cơ quay ổn định, đóng CD2 để ngắn mạch điện kháng, nối trực tiếp dây quấn stato vào lưới.
	- Khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu
	Trước khi khởi động: cắt CD2, đóng CD3, MBA tự ngẫu để ở vị trí điện áp đặt vào động cơ khoảng (0,6 – 0,8)Uđm, đóng CD1 để nối dây nối dây quấn stato vào lưới điện thông qua MBA TN, động cơ quay ổn định, cắt CD3, đóng CD2 để ngắn mạch MBA TN, nối trực tiếp dây quấn stato vào lưới.
	- Khởi động bằng đổi nối Y - D
	Khi máy làm việc bình thường động cơ nối tam giác D, khi khởi động nối hình sao Y. Sau khi tốc độ quay gần ổn định chuyển về nối tam giác để làm việc.
	Khi khởi động động cơ bằng cách đổi nối Y - D dòng điện khởi động giảm 3 lần và mômen khởi động giảm 3 lần.
1.4. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
	Tốc độ của động cơ không đồng bộ được xác định bằng biểu thức:
n = n1(1 – s) = (1 - s) 
	Từ biểu thức ta thấy: với động cơ điện khôn ... 0
=	Q4.5
12) Lệnh phát hiện sườn xuống
Cú pháp 	FN	
Toán hạng là đại chỉ bit I, Q, M, L, D và được sử dụng như một biến cờ để ghi lại giá trị của RLO tại vị trí này trong chương trình của vòng quét trước. Tại mỗi vòng quét lệnh sẽ kiểm tra nếu biến cờ (toán hạng) có giá trị 1 và RLO có giá trị 0 thì sẽ ghi 1 vào RLO, các trường hợp khác ghi 0, đồng thời chuyển nội dung RLO vào lại biến cờ. Như vậy RLO sẽ có giá trị 1 trong 1 vòng quét khi có sườn lên trong RLO. 
Ví dụ: phát hiện sườn xuống ở đầu vào I0.0
A	I0.0
FN	M10.0
=	Q4.5
2.2.4. Bộ thời gian (Timer) 
1) Nguyên tắc làm việc
Bộ thời gian (timer) là bộ tạo thời gian trễ τ mong muốn giữa tín hiệu logic đầu vào u(t) và tín hiệu logic đầu ra y(t). S7-300 có 5 loại timer khá nhau, tất cả các timer này đều bắt đầu tạo thời gian trễ tín hiệu kể từ thời điểm có sườn lên ở tín hiệu đầu vào (u(t) chuyển từ 0 lên 1) gọi là thời điểm kích. 
Thời gian trễ mong muốn được khai báo với timer bằng giá trị 16 bit bao gồm hai thành phần:
Độ phân giải với đơn vị là ms. Timer của S7-300 có 4 loại độ phân giải khác nhau là 10ms, 100ms, 1s, 10s. 
Một số nguyên (BCD) trong khoảng 0-999 được gọi là giá trị đặt trước PV (Preset Value) 
Thời gian trễ được tính: τ = độ phân giải x PV
Hình 2.11. Cấu hình giá trị thời gian trễ đặt trước khi khai báo timer 
Ngay tại thời điểm kích, giá trị PV được chuyển vào thanh ghi 16 bit cả timer T_word (gọi là thanh ghi CV – Current Value). Timer sẽ ghi nhớ khoảng thời gian trôi qua bằng cách giảm dần một cách tương ứng nội dung thanh ghi CV. Nếu nội dung thanh ghi CV trở về bằng 0 thì timer đã đặt được giá trị thời gian trễ mong muốn τ và được khai báo ra ngoài bằng cách thay đổi trạng thái tín hiệu đầu ra. Việc thông báo này phụ thuộc vào loại timer được sử dụng. 
Bên cạnh sườn lên của tín hiệu đầu vào u(t), timer còn có thể được kích bằng sườn lên của tín hiệu kích chủ động Enable nếu tại thời điểm có sườn lên của tín hiệu Enable, tín hiệu đầu vào u(t) có giá trị logic 1.
Hình 2.12. Nguyên lý làm việc của timer 
Từng loại timer được đánh số từ 0 đến 255 (tuỳ thuộc vào loại CPU). Một timer được đặt tên là Tx, trong đó x là số hiệu của timer (0 < x < 255). Ký hiệu Tx cũng là địa chỉ hình thức của CV (T_word) và đầu ra T_bit của timer đó. Một timer đang trong chế độ làm việc có thể đưa lại về trạng thái ban đầu bằng tín hiệu reset. Tại thời điểm có tín hiệu reset thì T_word và T_bit của nó đồng thời được xoá về 0.
2) Khai báo sử dụng
Việc khai báo một timer gồm các bước sau:
Khai báo tín hiệu enable nếu muốn chủ động kích
A	
FR	
Khai báo tín hiệu đầu vào u(t) 
A	
Khai báo thời gian trễ mong mống
L	
Khai báo loại timer sử dung (SD, SS, SP, SE, SF) 
SD	trễ theo sườn lên không nhớ
SS	Trễ theo sườn lên có nhớ
SP	Tạo xung không nhớ
SE	Tạo xung có nhớ
SF	Trễ theo sườn xuống có nhớ
Khai báo tín hiệu xoá timer nểu muốn chủ động reset. 
A	
R	
Trong các bước trên thì các bước 2, 3, 4 là bắt buộc phải có. 
Ví dụ: khai báo timer trễ theo sườn lên không nhớ, tín hiệu chủ động kích là I0.0, tín hiệu đầu vào là I0.1, thời gian trễ là 127s, timer có độ phân giải là 1s, tín hiệu reset là I0.3
A	I0.0	// tín hiệu chủ động kích
FR	T1	// dùng cho timer T1
A	I0.1	// tín hiệu đầu vào
L	W#16#2127	// độ phân giải timer là 1s, thời gian trễ là 127s
SD	T1	// timer T1 là timer trễ theo sườn lên không nhớ
A	I0.3	// tín hiệu chủ động reset
R	T1	// dùng cho timer T1
3) Timer trễ theo sườn lên không nhớ (SD)
Nếu I0.0=1 Timer bắt đầu chạy khi đủ thời gian thì ngưng khi đó ngõ Q0.0 sẽ lên 1 nếu I0.0 vẫn còn giữ trạng thái 1, khi có tín hiệu I0.1 thì tất cả phải được Reset về 0 Các ô nhớ MW100 và MW102 lưu giá trị hiện thời của Timer theo dạng Integer và dạng BCD
Hình 2.13. Giản đồ thời gian của timer trễ theo sườn lên không nhớ
4) Timer trễ theo sườn lên có nhớ (SS)
Timer kích có nhớ,khi có xung cạnh lên ở I0.0 Timer bắt đầu chạy ,ngõ ra Q0.0=1 khi Timer ngưng và chỉ tắt khi có tín hiệu Reset (tín hiệu I0.1). Trong quá trình Timer chạy nếu có sự chuyển đổi tín hiệu từ chân I0.0 them 1 lần nữa thì Timer sẽ nhớ và tiếp tục chạy khi hết thời gian lần trước.
Hình 2.14. Giản đồ thời gian của timer trễ theo sườn lên có nhớ
5) Timer tạo xung không nhớ (SP)
Chức năng của Timer này là tạo xung có thời gian được đặt sẵn. Nếu I0.0=1 Timer được kích chạy, khi I0.0=0 hoặc chạy đủ thời gian đặt 2s thì Timer dừng. Hoặc có tín hiệu I0.1 thì Timer cũng dừng. Timer chỉ chạy lại khi có tín hiệu mới từ I0.0 (tức là I0.0 chuyển trạng thái từ 0 lên 1). Q0.0=1 khi Timer đang chạy. 
MW100 lưu giá trị đếm của Timer theo dạng Integer
MW102 lưu giá trị của Timer theo dạng BCD
Hình 2.15. Giản đồ thời gian của timer tạo xung không nhớ
6) Timer tạo xung có nhớ (SE)
Timer kích có nhớ, khi có tín hiệu cạnh lên ở I0.0 Timer T5 chạy, nếu đủ thời gian đặt Timer dừng. Trong quá trình chạy nếu có tín hiệu mới từ chân I0.0 thì thời gian Timer lại được tính lại từ đầu. Trong quá trình chạy nếu có tín hiệu I0.1 thì Timer dừng Q0.0 =1 khi Timer đang chạy. Các ô nhớ MW100 và MW102 lưu giá trị hiện thời của Timer theo dạng Integer và dạng BCD
Hình 2.16. Giản đồ thời gian của timer tạo xung có nhớ
7) Timer trễ theo xườn xuống (SE)
Khi I0.0 ON , Q0.0 =1, khi I0.0 OFF Timer bắt đầu chạy và Q0.0 chỉ tắt khi đủ thời gian và I0.0 vẫn OFF. Khi có tín hiệu Reset I0.1 thì tất cả tín hiệu đều OFF
Hình 2.17. Giản đồ thời gian của timer trễ theo xườn xuống
2.2.5. Bộ đêm counter 
1) Nguyên tắc làm việc
Counter là bộ đếm thực hiện chức năng đếm sườn xung của các tín hiệu đầu vào. S7-300 có tối đa 256 bộ đếm (phụ thuộc loại CPU), ký hiệu bởi Cx, trong đó x là số nguyên trong khoảng 0 – 255. Những bộ đếm của S7-300 có thể là đồng thời đếm tiến theo sườn lên của một tín hiệu thứ nhất CU và đếm lùi theo sườn lên của một tín hiệu vào thứ hai CD.
Thông thường bộ đếm chỉ đếm các sườn tín hiệu CU và CD, song cũng có thể được mở rộng để đếm cả mức tín hiệu của chúng bằng cách sử dụng tín hiệu enable (kích đếm). Nếu có tín hiệu enable, bộ đếm sẽ đém tiến khi xuốn hiền sườn lên của tín hiệu enable đồng thời tại thời điểm đó CU = 1. Tương tự như vậy, bộ đếm sẽ đếm lùi khi tại thời điểm đó CD = 1.
Số sườn xung đếm được được ghi vào thanh ghi C_word. Nội dung C_word được gọi là giá trị đếm tức thời của bộ đếm và ký hiệu bằng CV (Current Value). Bộ đếm báo trạng thái C_word ra ngoài qua C-bit. Nếu CV ≠ 0, C_bit = 1; nếu CV = 0, C_bit = 0. CV luôn là một giá trị không âm, do đó bộ đếm sẽ không đếm lùi khi CV = 0.
Khác vói timer, giá trị đặt PV của bộ đếm chỉ được chuyển vào C_word tại thời điểm có sườn lên của tín hiệu đăt (set – S).
Bộ đếm được xoà chủ động bằng tín hiệu xoá (reset), khi đó cả C_word và C_bit đều bằng 0.
2) Khai báo sử dụng
Việc khai báo một counter gồm các bước sau :
Khai báo tín hiệu enable nếu muốn chủ động kích đếm.
A	
FR	
Khai báo đầu vào đếm tiến CU
A	
CU	
Khai báo đầu vào đếm lùi CD
A	
CD	
Khai báo tín hiệu đặt (set) và giá trị đặt trước PV
A	
L	C#
S	
Khai báo tín hiệu xoá (reset)
A	
R	
Trong đó ít nhất phải có một trong hai bước 2 hoặc 3 được thực hiên. 
Đọc nội dung thanh ghi C_Word. Để đọc nội dung thanh ghi C_word ta sử dụng lệnh
L	: chuyển giá trị thanh ghi C_word vào ACCU1. Giá trị đọc được là một số nguyên dương
LC	 : chuyển giá trị thanh ghi C_word vào ACCU1. Giá trị đọc được là một số định dạng BCD
* Ví dụ:
A	I2.0	// Tín hiệu enable là I2.0
FR	C1
A	I2.1	// Tín hiệu đếm tiến là I2.1
CU	C1
A	I2.2.	// Tín hiệu đếm lùi là I2.2
CD	C1
A	I2.3	// Tín hiệu set là I2.3
L	C#3
S	C1
A	I2.4	// Tín hiệu Reset là I2.4
R	C1
LC	C1	// đọc giá trị bộ đếm dưới dạng BCD
T	MW0
L	C1	// đọc giá trị bộ đếm dưới dạng Binary
R	MW2
A 	C1	// Đọc bit C_bit của C1
= 	Q.0
Hình 2.18. Tác động của các đầu vao đến giá trị CV của counter 
Khi có tín hiệu của đầu vào đếm tiên I2.1, giá trị bộ đếm tăng lên 1. Tiếp đó có tín hiệu set I2.3, giá trị bộ đếm được gán bằng giá trị đặt trước. Khi có tín hiệu đầu vào đếm lùi, giá trị bộ đếm giảm đi 1 đơn vị. Tiếp đó khi có tín hiệu vào đếm chủ động I2.0 và giá trị đầu vào đếm lùi là 1 nên giá trị bộ đếm giảm tiếp đi 1. Trong trường hợp có tín hiệu đếm chủ động I2.0 mà tín hiệu đếm tiến I2.1 đang bằng 1 thì giá trị của bộ đếm tăng thêm 1.
* Khai báo counter bằng Lad
	Bộ đếm tiến	Bộ đếm lùi	Bộ đếm tiến, lùi
2.3. Sử dụng phần mềm STEP7
2.3.1. Cài đặt phần mềm Step7
Có nhiều phiên bản của bộ phần mềm gốc của STEP 7 hiện có tại Việt Nam. Đang được sử dụng nhiều nhất là phiên bản 4.2 và 5.0. Trong khi phiên bản 4.2 khá phù hợp với những PC có cấu hình trung bình nhưng lại đòi hỏi phải tuyệt đối có bản quyền thì phiên bản 5.0, đòi hỏi cấu hình PC phải mạnh tốc độ cao, có thể chạy ở chế độ không cài bản quyền (ở mức hạn chế). 
Phần lớn các đĩa gốc của STEP 7 đều có khả năng tự thực hiện chương trình cài đặt (autorun). Bởi vậy ta chỉ cần bỏ đĩa vào và thực hiện theo những chỉ dẫn. Ta cũng có thể chủ động thực hiện cài đặt bằng cách gọi chương trình setup.exe có trên đĩa. Công việc cài đặt STEP 7 nói chung không khác gì nhiều so với việc cài đặt các phần mềm ứng dụng khác như Windows, Office. Tuy nhiên, so với các phần mềm khác thì việc cài đặt STEP 7 sẽ có vài điểm khác biệt cần được giải thích rõ thêm:
Khai báo mã hiệu sản phẩm: Mã hiệu sản phẩm luôn đi kèm theo phần mềm STEP 7 và in ngay trên đĩa chứa bộ cài STEP 7. Khi trên màn hình hiện ra cửa sổ yêu cầu cho biết mã hiệu sản phẩm, ta điền đầy đủ vào tất cả các mục trong ô cửa sổ đó thì mới có thể tiếp tục cài đặt phần mềm. 
Đăng ký bản quyền: Bản quyền của STEP 7 nằm trên một đĩa mềm riêng (thường có màu vàng hoặc đỏ). Ta có thể cài đặt bản quyền trong quá trình cài đặt hay sau khi cài đặt phần mềm xong thì chạy chương trình đăng ký AuthorsW.exe có trên đĩa CD cài đặt. 
Khai báo thiết bị đốt EPROM: Chương trình STEP 7 có khả năng đốt chương trình ứng dụng lên thẻ EPROM cho PLC. Nếu máy tính của ta có thiết bị đốt EPROM thì cần thông báo cho STEP 7 biết khi trên màn hình xuất hiện cửa sổ: 
Chọn giao diện PC/PLC: Chương trình được cài đặt trên PG/PC để hỗ trợ việc soạn thảo cấu hình phần cứng cũng như chương trình cho PLC. Ngoài ra, STEP 7 còn có khả năng quan sát việc thực hiện chương trình của PLC. Muốn như vậy ta cần tạo bộ giao diện ghép nối giữa PC và PLC để truyền thông tin, dữ liệu. STEP 7 có thể được ghép nối giữa PC và PLC qua nhiều bộ giao diện khác nhau và ta có thể chọn giao diện sẽ được sử dụng trong cửa sổ sau:
Sau khi chọn bộ giao diện ta phải cài đặt tham số làm việc cho nó thông qua cửa sổ màn hình dưới đây khi chọn mục “Set PG/PC Interface”.
2.3.2. Soạn thảo một Project
Trong phần mềm này, một projcet bao gồm tất cả những gì liên quan đến chương trình ứng dụng, thiết kế phần mềm, giám sát một hay nhiều trạm PLC. Để khai báo một project mới từ màn hình chính của Step7 ta chọn Fiel à New hoặc kích vào biểu tượng “New project”
Khi đó sẽ xuất hiện hộp thoại như hình dưới, yêu cầu ta chọn tên và đường dẫn cho project rồi nhấn OK. Theo mặc định thì đường dẫn của nơi cất giữ sẽ là “C:\siemens/step7\s7proj”
2.3.3. Xây dựng cấu trình cứng và chương trình cho trạm PLC 
Sau khi khai báo xong một project mới, trên màn hình sẽ hiện ra project đó ở dạng rỗng. Công việc của ta là phải xây dựng cấu hình cứng cho một trạm PLC. Điều này nên làm vì khi bật nguồn PLC, hệ điều hành S7-300 sẽ kiểm tra các module hiện có trong trạm và so sánh với cấu hình mà ta xây dựng. Và nếu không phát hiện đồng nhất thì sẽ phát ngay tín hiệu báo ngắt lỗi hoặc thiếu module.
Trước hết ta khai chèn vào một trạm PLC S7-300 như hình sau:
Sau khi đã khai báo một trạm, thư mục project sẽ có thêm một thư mục con với tên trạm là Simatec 300(1) chưa thông tin về trạm. 
Ta nhấp chuột vào màn hình khai báo cấu hình Hardware để khai báo cấu hình cứng cho trạm PLC. Trong hộp thoại hiện ra, ta sẽ phải khai báo thanh rack trong thư viện Rack-300. Tiếp đó ta cần khai báo moduel nguồn ở slot1, CPU ở slot 2, module truyền thông ở slot 3 (nếu có) và các module mở rộng theo cấu hình trạm ca cần khai báo từ slot 4 đến slot 11.
Sau khi đã khai báo xong cấu hình của một trạm PLC và quay trở về màn hình chính ta sẽ thấy trong thư mục Simatec 300(1) có thêm các thư mục con. 
Tất cả các khối logic (OB, FC, FB, DB) đều nằm trong thư mục block. Muốn soạn thảo chương trình cho khối OB1 ta chỉ cần nháy đúp vào khối này, màn hình soạn thảo sẽ hiện ra. 
Trong khối OB1 này ta có thể soạn thảo các chương trình điều khiển cho PLC S7-300 bằng các ngôn ngữ STL, LAD, FBD. Chương trình cũng cung cấp cho ta việc chuyển đổi tự động giữa các ngôn ngữ lập trình một cách tự động. Ngoài ra để thêm vào các khối OB, FC, FB, DB khác thì tại cửa sổ màn hình chính trong thư mục Block, ta chọn “Insert\S7 block\function” hay các khối hàm mà ta mong muốn.
Ngoài ra phần mềm Step7 còn hỗ trợ cho việc mô phỏng chương trình với các tính năng như một trạm PLC thực sự bằng phầm mềm PLCSim. Sau khi thiết lập cấu hình cứng và viết chương trình điều khiển PLC, để tiến hành mô phỏng trên PLCSim ta gọi chương trình này trong thư viện của Step 7.
Tiếp đó, trong chương trình chính của Step7 ta download cấu hình cứng cảu trạm PLC và các khối chương trình OB, FC, FB xuống PLCSim bằng lệnh download trên thanh công cụ. Trên phần mềm mô phỏng, ta chọn thêm các đầu vào, ra cần thiết. Sau khi đã được các đầu vào ra như yêu cầu ta chọn chế độ của CPU là RUN hoặc RUN-P để chạy chương trình trong CPU. Giao diện phần mềm mô phỏng như hình dưới đây.
Chương 3
ỨNG DỤNG CỦA PLC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
3.1. Điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc
Thiết bị sử dụng trong mạch điều khiển gồm có
- 1 Áptomát
- 1 Nút mở máy
- 1 nút dừng
- 1 rơle nhiệt
Bảng quy định các địa chỉ
Sơ đồ kết nối PLC
Chương trình điều khiển
3.2. Đảo chiều trực tiếp động cơ 3 pha roto roto lồng sóc
Thiết bị sử dụng
- 1 Áptomát
- 1 Nút mở máy chiều thuận
- 1 Nút mở máy chiều ngược
- 1 nút dừng
- 1 rơle nhiệt
Bảng quy định các địa chỉ Vào/Ra
Sơ đồ kết nối PLC
Chương trình điều khiển
3.2. Mở máy qua 3 cấp điện trở phụ
Bảng quy định các địa chỉ vào/ra
Sơ đồ kết nối PLC
Chương trình điều khiển
3.3. Điều khiển 3 băng tải
Hệ thống ba băng tải hoạt động theo trình tự sau:
- Khi nhấn nút S1 băng tải M1 hoạt động, băng tải M2 và M3 lần lượt hoạt động
sau 5s.
- Khi nhấn nút S2 băng tải M3 dừng, băng tai M2, M1 lần lượt dừng lại sau 5s.
Quá trình điều khiển hệ thống được mô tả theo giản đồ thời gian sau:
Bảng quy định các địa chỉ Vào/Ra
Sơ đồ kết nối PLC
Chương trình điều khiển
3.4. Điều khiển thang máy vận chuyển hàng 4 tầng
Bảng quy định các địa chỉ Vào/Ra
Sơ đồ kết nối PLC
Chương trình điều khiển
Tài liệu tham khảo:
Logo! Manual
Nguyễn Doãn Phướng, Phan Xuân Minh. Tự động hoá với SIMATIC S7-200. Nhà xuất bản nông nghiệp
Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Văn Hà. Tự động hoá với SIMATIC S7-300. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật
Nguyễn Kim Ánh, Nguyễn Mạnh Hà. Mạng Simatic
L.A. Bryan; E.A. Bryan. Programmable Controller, theory and implementation.
Logo! Manual
S7-300 hardware and installation