6. Nội dung đề tài
2.1 Giới thiệu về PLC S7-1200
2.1.1 Tổng quan PLC S7-1200
2.1.1.1 Giới thiệu
PLC S7-1200 là một trong những sản phẩm mới của hãng SIEMENS được sản xuất năm 2009 để dần thay thế cho dịng S7-200. So với dịng S7-200 thì dịng S7 – 1200 được thiết kế dưới dạng các module nhỏ gọn, linh hoạt, chi phí thấp và phù hợp cho rất nhiều ứng dụng. S7-1200 có giáo diện truyền thơng vớ tiêu chuẩn hoàn hảo với đầy đủ các tính năng tính hợp sẽ giúp người lập trình có thể lập trình và thiết hế một các hồn chỉnh và toán diện.
Đặc điểm vượt trội hơn so với các dịng cũ hơn đó là được tích hợp sẵn cổng truyền thơng Profinet (Ethernet), bên canh đó cịn được sử dụng chung một phần mềm Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC và màn hình giám sát HMI.Với những tính năng như trên giúp người làm việc có thể lập trình, thi cơng, thiết kế các hệ thống một cách nhanh chóng và thuận tiện hơn.
2.1.1.2 Các thành phần của PLC S7-1200
Gồm 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau như điều khiển AC, DC hoặc RELAY. Cấu tạo của PLC S7 1200 được trình bày hình (xem Hình 2.1).
Có 2 mạch tương tự và tín hiệu số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp trên CPU.
Có 13 module tín hiệu số và tín hiệu tương tự khác nhau bao gồm (module SM và SB).
Để giao tiếp thơng qua kết nối PTP có 2 module giao tiếp RS232/RS485. Bổ sung 4 cổng Ethernet.
Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp cấp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC. Thứ tự theo số đánh dấu ở hình 2.1 (xem Hình 2.1):
1.Bộ phân kết nối nguồn
2.Các bộ phận kết nối dây của người dùng có thể tháo được. Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên
3.Các led trạng thái dàng cho I/O tích hợp. 4.Bộ phận kết nối PROFINET
Giám sát điện năng tiêu thụ tồ nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP
Hình 2.1 Cấu tạo PLC S7-1200
2.1.1.3 Tính năng nổi bật
Có cổng truyền thơng Profinet (Ethernet) được tích hợp sẵn:
- Dùng để người lập trình có thể kết nối với máy tính và màn hình HMI hay truyền thơng PLC-PLC;
- Có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở để kết nối với các thiết bị khác; - Với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo từ đầu nối RJ45; - Tốc độ truyền cao 10/100 Mbits/s;
- Hỗ trợ lên đến 16 kết nối ethernet TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol. Cùng với đó là các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển q trình:
- Có 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng trên các ứng dụng đếm và đo lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz;
- Để điều khiển tốc độ,vị trí động cơ bước hay bộ lái servo (servo drive) sử dụng 2 ngõ ra PTO 100kHz;
- Điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ… sử dụng ngõ ra điều chế độ rộng xung PWM;
- Các tính năng tự động xác định thơng số điểu khiển (auto-tune functionality) với 16 bộ điều khiển PID.
Thiết kế linh hoạt:
- Board tín hiệu mở rộng (signal board), giúp mở rộng tín hiệu vào/ra gắn trực tiếp; - phía trước CPU, mở rộng tín hiệu vào/ra mà khơng thay đổi kích thước hệ điều khiển;
- Mỗi CPU có thể kết nối lên đến 8 module mở rộng tín hiệu vào/ra; - Ngõ vào analog 0-10V được tích hợp trên CPU;
- Có 3 module truyền thơng có thể kết nối vào CPU nhằm mở rộng khả năng truyền thông, vd module RS232 hay RS485;
Giám sát điện năng tiêu thụ tồ nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP
- Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần rộng bộ nhớ CPU, copy chương trình ứng dụng khi cập nhật firmware;
- Có khả năng chẩn đốn lỗi online / offline.
2.1.1.4 Lập trình
Để lập trình cho dịng S7-1200 ta có thể sử dụng Step 7 Basic.
Có 3 loại ngơn ngữ được Step7 Basic để lập trình là LAD, SCL, FBD.
Phần mềm được tích hợp trong TIA Portal của Siemens với nhiều version ngày càng có nhiều tính năng tiện ích hơn.
2.1.1.5 Giao tiếp
PLC S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus và kết nối PTP (point to point) (xem Hình 2.2) Giao tiếp PROFINET với:
- Các thiết bị lập trình; - Thiết bị HMI;
- Các bộ điều khiển SIMATIC khác. Hỗ trợ các giao thức kết nối:
- TCP/IP - SIO-on-TCP
Hình 2.2 Cấu hình giao tiếp PLC S7-1200
2.1.1.6 Ứng dụng của PLC Siemens S7 – 1200:
PLC Siemens S7 - 1200 được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng như:
- Hệ thống băng tải;
- Điều khiển trong các hệ thống tự động; - Điều khiển đèn chiếu sáng;
Giám sát điện năng tiêu thụ tồ nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP
- Máy đóng gói;
- Máy in, máy dệt, máy trộn v.v…
2.2 Phần mềm TIA PORTAL
2.2.1 Tổng quan về phần mềm
2.2.1.1 Giới thiệu
TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) là một phần mềm tổng hợp nhiều phần mềm điều hành thiết, quản lý tự động hóa, vận hành điện của hệ thống. Hay còn được hiểu, đây là phần mềm đầu tiên trong lĩnh vực tự động hóa, có sử dụng chung 1 nền tảng để thực hiện các tác vụ, điều khiển hệ thống.
Vào năm 1996 phần mềm TIA PORTAL hình thành bởi các kỹ sư của Siemens, nó cho phép người dùng lập trình và phát triển các phần mềm quản lý riêng lẻ một cách thuận tiện trên 1 nền tảng hoàn toàn thống nhất. Nhằm giảm thiểu thời gian nên các ứng dụng riêng biệt được tích hợp, thống nhất tạo hệ thống.
TIA Portal là phần mềm nền tảng cho tất cả các phần mềm khác phát triển: Lập trình, tích hợp cấu hình thiết bị trong dải sản phẩm. Đặc điểm TIA Portal cho phép các phần mềm chia sẻ cùng 1 cơ sở dữ liệu, tạo nên tính thống nhất, tồn vẹn cho hệ thống ứng dụng quản lý, vận hành.
2.2.1.2 Các thành phần trong bộ cài TIA PORTAL
Phần mềm được hãng Siemens phát triển nhằm mục đích giúp người dùng có thể quản lí, lập trình PLC, HMI một cách hiệu quả.
Tổng quan các thành phần của bộ cài phần mềm sẽ được thể hiện ở hình 2.3 (xem Hình 2.3)
Hình 2.3 Các thành phần của bộ cài phần mềm TIA PORTAL.
Giám sát điện năng tiêu thụ tồ nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP
Thiết lập giao diện HMI, giao diện giám sát WinCC: gồm phần thiết kế và chạy mơ phỏng trên WinCC runtime
Cấu hình cho các Sinamics Drives và giám sát, chẩn lỗi dễ dàng.
Điều khiển truyền động đơn trục hay đa trục với hỗ trợ của SCOUT TIA, ngồi ra cịn có thư viện PID rất linh hoạt, thư viện Simatic Robot đầy đủ giúp người dùng dễ thiết kế, cấu hình và cài đặt nhanh chóng một hệ thống.
Sirius và Simocode: cấu hình và chẩn lỗi linh hoạt. Quản lý hệ thống phân phối điện toàn diện.