Hướng Dẫn Chi Tiết Lắp Đặt Và Cấu Hình PLC Siemens S7-1200 G2 Cho Nhà Máy Nhỏ

PLC Siemens S7-1200 G2 là giải pháp tự động hóa lý tưởng cho các nhà máy nhỏ, với tính năng linh hoạt, dễ lắp đặt và cấu hình qua phần mềm TIA Portal. Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn cách lựa chọn phần cứng phù hợp, lắp đặt, cấu hình phần mềm, lập trình cơ bản, vận hành, ứng dụng thực tế và bảo trì. Nếu bạn đang tìm kiếm hướng dẫn cấu hình S7-1200 G2 hoặc lắp đặt PLC Siemens, đây là tài liệu toàn diện giúp tối ưu hóa hệ thống tự động hóa của bạn.

Lựa Chọn Phần Cứng PLC S7-1200 G2

Việc chọn phần cứng đúng là bước đầu tiên để đảm bảo hiệu suất hệ thống. Dưới đây là các tùy chọn CPU và module mở rộng phổ biến cho PLC Siemens S7-1200 G2.

Chọn CPU Phù Hợp Với Ứng Dụng

• CPU 1212C (150KB work memory): Lý tưởng cho ứng dụng cơ bản như điều khiển máy đơn giản. Có 10 inputs/6 outputs onboard, hỗ trợ mở rộng tối đa 2 signal modules. Phù hợp với dự án nhỏ, tiết kiệm chi phí.
• CPU 1214C (200KB work memory): Dành cho ứng dụng trung bình, với 14 inputs/10 outputs onboard và mở rộng tối đa 8 signal modules. Hỗ trợ xử lý dữ liệu phức tạp hơn.
• CPU 1215C (250KB work memory): Cho ứng dụng nâng cao, tích hợp 14 inputs/10 outputs và 2 analog inputs onboard. Đáp ứng nhu cầu xử lý nhanh chóng và đa nhiệm.

Loại nguồn điện linh hoạt:

• DC/DC/DC (nguồn 24VDC cho CPU và outputs).
• DC/DC/RLY (outputs dạng relay).
• AC/DC/RLY (nguồn 120/230VAC).

Nếu cần tính năng an toàn, chọn Fail-safe CPU như 1212FC hoặc 1214FC để đạt chuẩn SIL3/PLe, đảm bảo an toàn máy móc trong môi trường công nghiệp.

Module Mở Rộng I/O Cho S7-1200 G2

Để mở rộng chức năng, sử dụng các module sau:

• Digital modules: SM 1221 (8DI/16DI) cho inputs rời rạc, SM 1222 (8DO/16DO) cho outputs, SM 1223 (8DI/8DO) kết hợp cả hai.
• Analog modules: SM 1231 (4AI/8AI) cho inputs analog (4-20mA, 0-10V), SM 1232 (2AO/4AO) cho outputs analog, SM 1234 (2AI/2AO) đa năng.
• Signal boards: Gắn trực tiếp lên CPU để tiết kiệm không gian, như SB 1223 (2DI/2DO) hoặc SB 1232 (1AO).

Những module này giúp mở rộng I/O PLC Siemens một cách dễ dàng, phù hợp cho nhà máy nhỏ với ngân sách hạn chế.

Lắp Đặt Phần Cứng PLC Siemens S7-1200 G2

Lắp đặt đúng cách đảm bảo độ bền và hiệu suất. Hãy tuân thủ các yêu cầu môi trường và quy trình dưới đây.

Yêu Cầu Môi Trường Vận Hành

• Nhiệt độ: 0°C đến 60°C (lắp ngang), 0°C đến 55°C (lắp dọc).
• Độ ẩm: 10% đến 95% không ngưng tụ.
• Bảo vệ: IP20, lắp trong tủ điện có thông gió tốt để tránh bụi và nhiệt độ cao.

Lắp Đặt Trên DIN Rail

1. Móc phần trên CPU vào DIN rail 35mm, đẩy phần dưới vào đến khi nghe tiếng "click".
2. Gắn signal modules bên phải CPU, đảm bảo bus connector kết nối chặt chẽ.
3. Giữ khoảng cách tối thiểu 25mm phía trên/dưới CPU để tản nhiệt hiệu quả.

Đấu Nối Điện Cho PLC S7-1200

• Nguồn điện: Kết nối L+ (24VDC) vào terminal 1L+, M (0V) vào 1M.
• Digital inputs: Sử dụng sensor NPN (sink) hoặc PNP (source) vào I0.0-I0.x, chú ý common terminal 1M hoặc 2L+.
• Digital outputs: Kết nối actuator/relay vào Q0.0-Q0.x, tải trong phạm vi 5-30VDC (0.5A/point).
• Analog inputs: Đấu 4-20mA (2-wire/4-wire) hoặc 0-10VDC, điều chỉnh jumper cho chế độ voltage/current.
• Nối đất: Kết nối functional earth (FE) từ CPU xuống đất để chống nhiễu điện từ.

Tuân thủ hướng dẫn đấu nối PLC Siemens để tránh lỗi và đảm bảo an toàn.

Cấu Hình Phần Mềm TIA Portal Cho S7-1200 G2

Phần mềm TIA Portal V20 là công cụ mạnh mẽ cho cấu hình PLC Siemens S7-1200. Dưới đây là các bước chi tiết.

Tạo Project Mới Trong TIA Portal

1. Mở TIA Portal V20 trở lên (yêu cầu cho S7-1200 G2).
2. Chọn "Create new project", nhập tên và thư mục lưu.
3. Thêm device: "Add new device" > SIMATIC PLC > Controllers > S7-1200 > CPU (ví dụ: CPU 1214C DC/DC/DC).

Cấu Hình Hardware

4. Kéo thả signal modules vào slot bên phải CPU theo thứ tự thực tế.
5. Đặt tên CPU trong Properties > General (ví dụ: "PLC_Main").
6. Cấu hình IP: Properties > Ethernet addresses > IPv4 (ví dụ: 192.168.0.10, subnet 255.255.255.0).

Cài Đặt CPU Startup Và System Memory

• Startup mode: Chọn "Warm restart - RUN" để tự động chạy sau cấp nguồn.
• Configuration comparison: "Startup CPU even if mismatch" cho môi trường nhỏ.
• System memory: Enable MB100 cho bit hệ thống (first scan cycle tại MB100.0).
• Clock memory: Enable MB101 cho xung clock 0.5Hz-10Hz.

Bảo Mật PLC

Properties > Protection & security: Chọn "Read access" và đặt password. Đối với nhà máy nhỏ, có thể dùng "Full access" nhưng cần chú ý rủi ro.

Lập Trình Cơ Bản Với TIA Portal

Tạo PLC Tags

1. Mở "PLC tags" > "Default tag table".
2. Tạo tags inputs (ví dụ: "Start_Button" - %I0.0).
3. Tạo tags outputs (ví dụ: "Motor_Run" - %Q0.0).

Lập Trình OB1 (Main Program)

4. Mở "Main [OB1]" với Ladder Logic (LAD).
5. Sử dụng instructions: Contacts (NO/NC), Coils cho logic Start/Stop motor.

Compile Và Download Chương Trình

6. Compile (Ctrl+Shift+F7) để kiểm tra lỗi.
7. Kết nối Ethernet (PC cùng subnet).
8. Download và "Start all" để chạy.

Vận Hành Và Giám Sát Hệ Thống

Kiểm Tra Online

• Online & Diagnostics: Xem trạng thái, MAC, firmware.
• Watch table: Monitor tags realtime.
• Status LEDs: RUN (xanh), ERROR (đỏ), MAINT (vàng), PROFINET (xanh/vàng).

Diagnostics Cho S7-1200

• Diagnostic buffer: Lịch sử events/errors.
• Module diagnostics: Trạng thái I/O.
• Profinet diagnostics: Topology và kết nối.

Ứng Dụng Mẫu Cho Nhà Máy Nhỏ Với S7-1200 G2

Điều Khiển Băng Tải

I/O: 2 DI (Start/Stop), 1 DO (motor), 1 AI (speed), 1 AO (VFD). Logic: Latch circuit, analog scaling. Safety: Emergency stop.

Giám Sát Nhiệt Độ

I/O: 2-4 AI (sensors), 2 DO (heater/cooler), 1 AO (valve). Logic: PID_Compact, alarm threshold.

Quản Lý Bồn Chứa

I/O: 3 DI (levels), 2 DO (valves), 1 AI (sensor). Logic: Sequential với timers, interlock. Display: Kết nối HMI qua PROFINET.

Bảo Trì, Backup Và Troubleshooting

Backup Project

• Archive project (.zap).
• Sử dụng memory card (4MB-32MB) cho backup/transfer.

Firmware Update

• Kiểm tra version qua Online & Diagnostics.
• Download firmware từ Siemens, cập nhật qua memory card.

Troubleshooting PLC Siemens

• CPU không RUN: Kiểm tra Diagnostic buffer.
• Mất kết nối: Ping IP, kiểm tra cable/firewall.
• I/O lỗi: Đo điện áp, verify wiring/addressing.

Checklist Triển Khai

• Trước vận hành: Kiểm tra nguồn, wiring, compile.
• Commissioning: Test simulated, dry run, full load.
• Documentation: Schematic, backup, password.

Việc cấu hình S7-1200 G2 cho nhà máy nhỏ chỉ mất 2-4 giờ. Ưu tiên thiết kế đơn giản, sử dụng symbolic addressing để dễ bảo trì. Nếu cần hỗ trợ thêm về lập trình TIA Portal hoặc ứng dụng PLC Siemens, hãy liên hệ chuyên gia!