Tìm hiểu về dòng PLC s7-1200 Siemens

PLC S7-1200 là một dòng bộ điều khiển logic lập trình (PLC) được sản xuất bởi Siemens, một trong những nhà cung cấp hàng đầu trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp. Dòng PLC S7-1200 được thiết kế để cung cấp giải pháp kiểm soát linh hoạt và hiệu quả cho nhiều ứng dụng trong công nghiệp và tự động hóa quy trình. Hãy cùng toandien-tae.com tìm hiểu về chúng nhé !

I. Giới thiệu

A. Lịch sử phát triển của PLC s7-1200

1. Xuất Hiện Của PLC (Bộ Điều Khiển Logic Lập Trình):

• Những năm 1960-1970: Trước sự xuất hiện của PLC, quá trình kiểm soát tự động thường được thực hiện bằng các hệ thống cơ khí và điện tử phức tạp. Việc thay đổi chương trình kiểm soát thường đòi hỏi sự can thiệp trực tiếp vào các linh kiện cơ khí, làm cho quá trình này trở nên rắc rối và tốn kém.
• Năm 1968: Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) được phát triển để giải quyết những thách thức này. PLC ban đầu được thiết kế để thay thế các hệ thống cơ khí và điều khiển điện tử truyền thống bằng một hệ thống dựa trên lập trình.

2. Siemens PLC S7 Series:

• Những năm 1970: Siemens, một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, đã đóng góp quan trọng vào sự phát triển của PLC. Dòng sản phẩm S7 của Siemens đã trở thành một trong những dòng PLC phổ biến và có ảnh hưởng lớn trong ngành công nghiệp.
• Sự Xuất Hiện Của S7-1200: S7-1200 là một trong những dòng PLC thuộc hệ thống S7 của Siemens. Nó được giới thiệu để cung cấp giải pháp kiểm soát hiệu quả và linh hoạt cho nhiều ứng dụng khác nhau trong ngành công nghiệp và tự động hóa.
• Năm 2009: Siemens chính thức giới thiệu dòng S7-1200, đưa ra nền tảng mới cho việc lập trình và kiểm soát trong các ứng dụng nhỏ đến trung bình.

3. Phát Triển Liên Tục:

• Công Nghệ Mới và Cải Tiến: Sự phát triển liên tục của dòng PLC S7-1200 đã thấy sự tích hợp của các công nghệ mới như kết nối mạng mạnh mẽ, bảo mật cải tiến, và khả năng mở rộng để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của ngành công nghiệp tự động hóa.
• Ngày Nay: PLC S7-1200 vẫn tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong cảnh công nghiệp, cung cấp giải pháp kiểm soát tin cậy và linh hoạt cho nhiều loại ứng dụng khác nhau.

B. Các thành phần chính

PLC S7-1200 của Siemens bao gồm các thành phần chính sau:

1. Central Processing Unit (CPU): CPU là trái tim của PLC, thực hiện xử lý chính của các chương trình điều khiển và quản lý các kết nối với các thiết bị khác. Đối với S7-1200, có nhiều biến thể CPU với các cấu hình khác nhau về bộ nhớ và tốc độ xử lý để phù hợp với các ứng dụng cụ thể.
2. Digital and Analog Inputs/Outputs (I/O): Các cổng này kết nối PLC với thế giới ngoại vi. Digital I/O được sử dụng để đọc/truyền tải tín hiệu số (ví dụ: công tắc, cảm biến), trong khi Analog I/O được sử dụng cho tín hiệu analog (ví dụ: nhiệt độ, áp suất).
3. Memory: Bộ nhớ của PLC bao gồm RAM (Random Access Memory) để lưu trữ dữ liệu tạm thời và ROM (Read-Only Memory) chứa chương trình điều khiển và thông tin cấu hình.
4. Power Supply: Là nguồn cung cấp điện cho PLC. Nó cung cấp năng lượng cần thiết để hoạt động CPU, I/O và các thành phần khác.
5. Communication Ports: Cổng kết nối cho việc giao tiếp với các thiết bị khác như máy tính, thiết bị khác, hoặc mạng công nghiệp. PLC S7-1200 hỗ trợ nhiều giao thức kết nối như PROFINET, Modbus, và PROFIBUS.
6. Programmable Memory Card Slot: Cho phép lưu trữ và truy cập chương trình điều khiển thông qua thẻ nhớ có thể lập trình.
7. LED Indicators: Đèn LED hiển thị trạng thái hoạt động của PLC, như nguồn điện, trạng thái lỗi, và trạng thái hoạt động của các cổng I/O.
8. Function Buttons: Các nút chức năng cho phép người sử dụng thực hiện các hoạt động như khởi động/chấm dứt chương trình, cập nhật chương trình từ thẻ nhớ, hoặc thiết lập các thông số cấu hình.
9. Real-Time Clock (RTC): Đồng hồ thời gian thực để theo dõi thời gian trong các ứng dụng yêu cầu đồng bộ thời gian.

Những thành phần này cùng hoạt động như một hệ thống tích hợp để kiểm soát và giám sát các quy trình tự động hóa trong ngành công nghiệp.

II. Các dòng chính của PLC s7-1200

Đối với Central Processing Unit (CPU) : có thể chia thành 3 nhóm nhỏ

• Standard CPUs: bao gồm các loại CPU 1211C, 1212C, 1214C, 1215C, 1217C. Chi tiết được mô tả bên dưới
• Fail-safe CPUs: thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi một cấp độ cao hơn của tính an toàn, như trong các hệ thống tự động hóa dựa trên Tiêu Chuẩn IEC 61508 (Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems) hoặc IEC 62061 (Safety of machinery – Functional safety of safety-related electrical, electronic and programmable electronic control systems), ví dụ như để kiểm soát các chức năng an toàn như giảm tốc độ, dừng khẩn cấp, hay kiểm soát an toàn của các cơ cấu máy móc. Bao gồm các dòng: CPU 1214FC, 1215FC, 1217FC.
• SIPLUS Fail-safe CPUs : Các CPU “fail-safe” trong dòng SIPLUS đặc biệt được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu của ngành công nghiệp và môi trường làm việc khó khăn .SIPLUS S7-1200 CPU 1215FC là một CPU “fail-safe” trong dòng S7-1200, thiết kế để đảm bảo tính an toàn trong quá trình vận hành; Chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ môi trường cao, độ ẩm, và độ rung; Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu cấp độ cao của tính an toàn, như trong ngành công nghiệp quy trình, máy móc tự động, và các hệ thống tự động hóa an toàn. SIPLUS S7-1200 CPU 1217FC là một CPU “fail-safe” mạnh mẽ nhất trong dòng S7-1200 SIPLUS, ngoài các tính năng “fail-safe,” nó cũng chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn và rung động; Là lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi tính an toàn và độ bền trong môi trường khắc nghiệt

1. CPU 1211C:
   • Tính Năng Chính:
     • CPU cơ bản với kích thước nhỏ và chức năng đơn giản.
     • 6 đầu vào số và 4 đầu ra số tích hợp.
     • 3 cổng kết nối: 1 cổng PROFINET, 1 cổng bảo dụng, 1 cổng RS485.
2. CPU 1212C:
   • Tính Năng Chính:
     • Mở rộng so với CPU 1211C với 8 đầu vào số và 6 đầu ra số tích hợp.
     • Bổ sung cổng kết nối, bao gồm 2 cổng PROFINET, 1 cổng bảo dụng, 1 cổng RS485.
     • Hỗ trợ thẻ nhớ SD cho việc lưu trữ dữ liệu và chương trình.
3. CPU 1214C:
   • Tính Năng Chính:
     • Nhiều cổng I/O hơn với 14 đầu vào số và 10 đầu ra số tích hợp.
     • Bộ nhớ lớn hơn so với các mô hình trước đó.
     • 3 cổng kết nối: 2 cổng PROFINET, 1 cổng bảo dụng, 1 cổng RS485.
4. CPU 1215C:
   • Tính Năng Chính:
     • Cung cấp dung lượng bộ nhớ và tính năng mở rộng hơn, được thiết kế cho các ứng dụng đòi hỏi.
     • 24 đầu vào số và 16 đầu ra số tích hợp.
     • 3 cổng kết nối: 2 cổng PROFINET, 1 cổng bảo dụng, 1 cổng RS485.
     • Hỗ trợ thẻ nhớ SD.
5. CPU 1217C:
   • Tính Năng Chính:
     • CPU mạnh mẽ nhất trong dòng 1200, có dung lượng bộ nhớ và tính năng mở rộng.
     • 32 đầu vào số và 32 đầu ra số tích hợp.
     • 2 cổng kết nối PROFINET và 1 cổng bảo dụng.
     • Hỗ trợ thẻ nhớ SD và có sẵn khe cắm thẻ SIM.

Module mở rộng của PLC s7-1200

Ngoài ra còn có các module mở rộng như:

1. Module I/O (Đầu Vào/Đầu Ra):
   • Digital Input (DI) Modules: Đầu vào số cho việc đọc các tín hiệu số như công tắc, cảm biến.
   • Digital Output (DO) Modules: Đầu ra số để điều khiển các thiết bị như van, đèn.
   • Analog Input (AI) Modules: Đầu vào analog cho việc đọc tín hiệu analog như nhiệt độ, áp suất.
   • Analog Output (AO) Modules: Đầu ra analog để điều khiển các thiết bị analog như van điều khiển.
2. Module Communication (Liên Lạc):
   • PROFINET Modules: Cho phép kết nối với mạng PROFINET, một giao thức truyền thông công nghiệp phổ biến.
   • PROFIBUS Modules: Cho phép kết nối với mạng PROFIBUS, một giao thức truyền thông công nghiệp khác.
3. Module Đa Chức Năng:
   • FM (Function) Modules: Cung cấp chức năng đa dạng như đếm, đo, và tính toán.
   • Temperature Modules: Cho phép đo nhiệt độ và quản lý các thiết bị điều khiển nhiệt độ.
4. Module Đồng Hồ Thời Gian Thực (RTC):
   • RTC Modules: Đồng hồ thời gian thực giúp theo dõi thời gian và ngày, quan trọng cho các ứng dụng đòi hỏi đồng bộ thời gian.
5. Module Đọc/Điều Khiển Thẻ Nhớ:
   • Memory Card Modules: Hỗ trợ đọc và lưu trữ dữ liệu thông qua thẻ nhớ.

Các module này giúp mở rộng chức năng của PLC và làm cho nó có khả năng kết nối với nhiều thiết bị và hệ thống khác nhau trong môi trường tự động hóa công nghiệp. Khi triển khai, việc lựa chọn module sẽ phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng.

III. Phần mềm lập trình

Để lập trình PLC S7-1200 của Siemens, bạn sẽ sử dụng phần mềm lập trình chính thức của họ, đó là TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal). TIA Portal là một môi trường lập trình tích hợp cho nhiều dòng sản phẩm của Siemens, bao gồm cả S7-1200.

Dưới đây là một số thông tin về TIA Portal:

1. Totally Integrated Automation (TIA): TIA Portal là một công cụ tích hợp đầy đủ cho lập trình PLC, HMI (Human Machine Interface), thiết bị đo đạc, và các thành phần tự động hóa khác của Siemens.
2. Khả năng Hỗ Trợ Đa Dự Án: TIA Portal cho phép bạn làm việc với nhiều dự án cùng một lúc và chia sẻ dữ liệu giữa chúng.
3. Lập Trình Đồ Họa (Graphical Programming): TIA Portal hỗ trợ lập trình đồ họa cho các hàm và logic điều khiển, giúp giảm thời gian và tăng tính hiệu quả trong quá trình phát triển.
4. Mô Phỏng và Kiểm Thử (Simulation and Testing): Bạn có thể mô phỏng chương trình và thử nghiệm trước khi triển khai trên thực tế, giúp giảm rủi ro lỗi và tối ưu hóa hiệu suất.
5. Hỗ Trợ Ngôn Ngữ Lập Trình: TIA Portal hỗ trợ ngôn ngữ lập trình khác nhau như LAD (Ladder Diagram), FBD (Function Block Diagram), STL (Structured Text), SCL (Structured Control Language), và S7-GRAPH.
6. Cập Nhật Firmware và Thiết Lập Mạng: TIA Portal cho phép bạn cập nhật firmware của PLC và thiết lập kết nối mạng như PROFINET.

Để có được TIA Portal, bạn cần mua bản quyền từ Siemens và cài đặt trên máy tính của mình. Bạn cũng có thể cần các phần mềm khác như STEP 7 để lập trình PLC S7-1200. Hãy kiểm tra trang web chính thức của Siemens hoặc liên hệ với đại diện địa phương của Siemens để biết thông tin chi tiết và cập nhật.

IV. Ứng dụng thực tế

PLC S7-1200 của Siemens được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công nghiệp và tự động hóa:

1. Tự Động Hóa Công Nghiệp:
   • PLC S7-1200 thường được triển khai trong các quy trình sản xuất và dây chuyền lắp ráp để kiểm soát và điều khiển các máy móc và thiết bị công nghiệp.
   • Ứng dụng trong sản xuất ô tô, thực phẩm và đồ uống, dệt may, và các ngành công nghiệp khác.
2. Hệ Thống Gia Công Chế Tạo:
   • Trong các nhà máy gia công chế tạo, PLC S7-1200 được sử dụng để kiểm soát quá trình gia công, điều khiển máy CNC, và tự động hóa các dây chuyền sản xuất.
3. Tự Động Hóa Nước và Năng Lượng:
   • PLC S7-1200 được tích hợp vào các hệ thống quản lý nước và điều khiển thiết bị năng lượng, giúp tối ưu hóa việc sử dụng nguồn nước và năng lượng.
4. Hệ Thống Quản Lý Tòa Nhà (BMS – Building Management System):
   • Trong các tòa nhà thông minh, PLC S7-1200 có thể điều khiển và giám sát các hệ thống như điều hòa không khí, chiếu sáng, và an ninh.
5. Tự Động Hóa Đối Với Công Nghệ Thông Tin:
   • PLC S7-1200 cũng có ứng dụng trong tự động hóa công nghệ thông tin, ví dụ như quản lý và điều khiển hệ thống tường lửa (firewall) trong môi trường công nghiệp.
6. Ứng Dụng Trong Môi Trường Nông Nghiệp:
   • Trong một số trường hợp, PLC S7-1200 có thể được sử dụng để kiểm soát các quy trình trong nông nghiệp, chẳng hạn như tự động hóa hệ thống tưới, quản lý chuồng trại, và giám sát các thùng chứa nông sản.

Đây chỉ là một số ứng dụng cơ bản và thực tế của PLC S7-1200. Sự linh hoạt và đa dạng của PLC này làm cho nó trở thành một giải pháp phổ biến cho nhiều loại hệ thống tự động hóa công nghiệp.

Tóm lại, S7-1200 không chỉ là một giải pháp mạnh mẽ cho việc kiểm soát và tự động hóa mà còn đại diện cho sự tiến bộ trong công nghệ tự động hóa công nghiệp, giúp người sử dụng nâng cao hiệu suất, đồng thời giảm chi phí và rủi ro trong quá trình vận hành.

Cám ơn các bạn đã cùng toandien-tae.com.vn tìm hiểu tổng quan về PLC s7-1200, hy vọng được gặp lại các bạn trong những bài viết tiếp theo.

Xin chào và hẹn gặp lại!