Từ các ưu điểm nêu trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp như:
- Hệ thống nâng vận chuyển.
- Dây chuyền đóng gói.
- Các robot lắp ráp sản phẩm .
- Điều khiển bơm.
- Dây chuyền xử lý hoá học.
- Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh.
- Sản xuất xi măng.
- Công nghệ chế biến thực phẩm.
- Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn.
- Dây chuyền lắp ráp Tivi.
- Điều khiển hệ thống đèn giao thông.
3.2 Tổng quan PLC S7 1200
S7-1200 ra đời năm 2009 dùng để thay thế dần cho S7-200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội hơn.
S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200.
S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Hình 3.6. Sự khác biệt giữa PLc S7-200 và PLC S7-1200 siemens
Các thành phần của PLC S7-1200 bao gồm:
- 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau giống như điều khiển AC, RELAY hoặc DC phạm vi rộng.
- 2 mạch tương tự và số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản phẩm.
- 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau bao gồm (module SM và SB).
- 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP.
- Bổ sung 4 cổng Ethernet.
- Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC. Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương trình khác nhau….[3]
3.2.1 Các dịng chính của PLC S7-1200
S7-1200 có 5 dịng là CPU 1211C, CPU 1212C và CPU 1214C, CPU 1215C, CPU 1217C.
PLC S7-1200 CPU 1211C có bộ nhớ làm việc 50KB work memory. PLC S7-1200 CPU 1212C có bộ nhớ làm việc 75KB work memory. PLC S7-1200 CPU 1214C có bộ nhớ làm việc 100KB work memory. PLC S7-1200 CPU 1215C có bộ nhớ làm việc 125KB work memory. PLC S7-1200 CPU 1217C có bộ nhớ làm việc 150KB work memory. Tùy vào ứng dụng điều khiển hệ thống để có thể chọn các model phù hợp.
3.2.2 Module mở rộng PLC S7-1200
PLC S7-1200 có thể mở rộng các module tín hiệu và các module gắn ngoài để mở rộng chức năng của CPU. Ngồi ra, có thể cài đặt thêm các module truyền thơng để hỗ trợ giao thức truyền thông khác.
Khả năng mở rộng của từng loại CPU tùy thuộc vào các đặc tính, thơng số và quy định của nhà sản xuất.
S7-1200 có các loại module mở rộng sau:
- Communication module (CP).
- Signal board (SB).
- Signal Module (SM).
Nổi bật tính năng
+ Cổng truyền thơng Profinet (Ethernet) được tích hợp sẵn
- Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thơng PLC-PLC.
- Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở.
- Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo.
- Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s.
- Hỗ trợ 16 kết nối ethernet.
- TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol.
+ Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển q trình
- 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz.
- 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái servo (servo drive).
- Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ.
- 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thơng số điểu khiển (auto-tune functionality).
+ Thiết kế linh hoạt
Mở rộng tín hiệu vào/ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn trực tiếp phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà khơng thay đổi kích thước hệ điều khiển.
Mỗi CPU có thể kết nối tối đa 8 module mở rộng tín hiệu vào/ra. Ngõ vào analog 0-10V được tích hợp trên CPU 3 module truyền thơng có thể kết nối vào CPU mở rộng khả năng truyền thông, vd module RS232 hay RS485 Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay khi cập nhật firmware Chẩn đoán lỗi online / offline. [3]
3.3 Ngơn ngữ lập trình cho PLC S7-1200
Ở PLC S7 – 1200, Siemens đã phát triển ngơn ngữ lập trình và ưu tiên 3 ngơn ngữ là: FBD, SCL nhưng được ưu tiên và ưa chuộng nhiều hơn là LAD.
FBD (Function Block Diagram): là ngơn ngữ lập trình dựa theo đại số Boole. SCL (Structure Language Control): là ngơn ngữ lập trình dựa theo dạng text và là ngôn ngữ dựa trên nền Pascal.
LAD (Ladder): là một ngơn ngữ lập trình dựa theo sơ đồ mạch điện, cực kì đơn giản, dễ hiểu và dễ chỉnh sửa.
Hình 3.7. Ngơn ngữ lập trình LAD.
LAD là ngôn ngữ phổ biến được các kỹ sư sử dụng, mà ở đó các phần tử của một sơ đồ mạch điện gồm các cuộn dây, các tiếp điểm thường đóng hay thường mở, được nối với nhau tạo thành bậc thang.
Trong một network, có thể chèn vào các nhánh để tạo ra các mạch logic song song. Các nhánh song song được mở ra theo hướng xuống hay được kết nối trực tiếp đến thanh dẫn tín hiệu. Mỗi nhanh sẽ được nối lên trục chính để kết thúc.
Những chú ý khi sử dụng ngơn ngữ LAD trong lập trình:
Mỗi network được viết bằng LAD phải kết thúc bằng lệnh hộp hay cuộn dây. Không được kết thúc network với cả như lệnh so sánh (Compare) hay lệnh phát hiện ngưỡng, sẽ tạo ra lỗi.
Không thể tạo ra một nhánh mà có thể đưa lại kết quả là một dịng tín hiệu theo chiều ngược lại.
Khơng thể tạo ra một nhánh mà có thể gây nên ngắn mạch.
3.4 Phương pháp lập trình PLC S7-1200
Ưu điểm của lập trình bằng PLC là linh động, không liên quan đến hệ thống đấu dây phần cứng. Từ đó, khi muốn thay đổi hay nâng cấp hệ thống, ta chỉ việc thay đổi chương trình chứ khơng cần phải thay đổi hệ thống đấu dây.
Phương pháp điều khiển lập trình gồm các bước:
3.5 Các tập lệnh cơ bản của PLC S7-1200
3.5.1 Bit Logic
Tiếp điểm thường hở NO (Normally Open) được đóng lại (ON) khi giá trị bit được gán bằng 1 và tiếp điểm thường đóng NC (Normally Closed) được đóng lại (ON) khi giá trị bit được gán bằng 0.
Các tiếp điểm được nối nối tiếp sẽ tạo ra mạch logic AND. Các tiếp điểm được nối song song sẽ tạo ra mạch logic OR.