I. Thiết kế mô hình thí nghiệm
Phần này tập trung vào việc thiết kế mô hình thí nghiệm sử dụng PLC S7-1200 Siemens. Mô hình được xây dựng để phục vụ cho đồ án điều khiển 3, bao gồm các thành phần như CB một pha, PLC S7-1200, relay trung gian, đèn báo, nút nhấn, van khí nén, động cơ DC, và cảm biến sợi quang. Mục tiêu là tạo ra một hệ thống điều khiển tự động hoàn chỉnh, giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực tế.
1.1. Thành phần mô hình
Mô hình bao gồm các thành phần chính như PLC S7-1200, CPU 1212 AC/DC/RLY, 7 relay trung gian, 3 cầu đấu dây domino, 2 đèn báo, 3 nút nhấn, 2 bộ nguồn 24V DC, 2 van khí nén 5-2, 1 động cơ DC-24V, 2 pittong 1 cửa, 2 cảm biến sợi quang, và 1 dây cáp internet. Các thành phần này được kết nối để tạo thành một hệ thống điều khiển tự động hoàn chỉnh.
1.2. Mục tiêu thiết kế
Mục tiêu của việc thiết kế mô hình thí nghiệm là giúp sinh viên hiểu rõ cách vận hành và lập trình PLC S7-1200 Siemens. Mô hình này cũng giúp sinh viên áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế, giải quyết các bài toán điều khiển phức tạp.
II. Giới thiệu PLC S7 1200
Phần này giới thiệu chi tiết về PLC S7-1200 Siemens, một trong những dòng PLC phổ biến trong công nghiệp. PLC S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và có khả năng kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa. Nó bao gồm một microprocessor, nguồn cung cấp tích hợp, và các đầu vào/ra số (DI/DO).
2.1. Tính năng nổi bật
PLC S7-1200 có nhiều tính năng nổi bật như bảo mật bằng password, tính năng 'know-how protection' để bảo vệ các block đặc biệt, và hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP. Ngoài ra, nó còn hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD, và SCL thông qua phần mềm TIA Portal.
2.2. Module và cấu hình
PLC S7-1200 bao gồm các module CPU, module xuất nhập tín hiệu số, module xuất nhập tín hiệu tương tự, và module truyền thông. Các module này có thể được mở rộng tùy theo yêu cầu của ứng dụng, giúp tăng tính linh hoạt và hiệu quả của hệ thống.
III. Lập trình PLC S7 1200
Phần này hướng dẫn chi tiết cách lập trình PLC S7-1200 sử dụng phần mềm TIA Portal. TIA Portal là một công cụ mạnh mẽ, tích hợp cả môi trường lập trình PLC và thiết kế giao diện HMI. Phần mềm này hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình chính là FBD, LAD, và SCL.
3.1. Tạo project mới
Để bắt đầu lập trình, người dùng cần tạo một project mới trong TIA Portal. Các bước bao gồm chọn loại CPU, cấu hình thiết bị, và thiết lập các thông số cần thiết. Project mới sẽ được hiển thị với các khối lập trình cơ bản, cho phép người dùng bắt đầu viết chương trình.
3.2. Sử dụng Tag và Local Tag
Trong quá trình lập trình, Tag và Local Tag được sử dụng để quản lý các biến và dữ liệu. Tag có thể được sử dụng trong mọi khối chức năng, trong khi Local Tag chỉ có phạm vi trong khối được khai báo. Việc sử dụng hiệu quả các Tag giúp tăng tính linh hoạt và dễ dàng quản lý chương trình.
IV. Kỹ thuật lập trình
Phần này tập trung vào các kỹ thuật lập trình cơ bản và nâng cao cho PLC S7-1200. Các kỹ thuật bao gồm vòng quét chương trình, cấu trúc lập trình, và sử dụng các khối tổ chức (OB), hàm chức năng (FC), và khối dữ liệu (DB).
4.1. Vòng quét chương trình
PLC S7-1200 thực hiện chương trình theo chu trình lặp, gọi là vòng quét. Mỗi vòng quét bao gồm các giai đoạn chuyển dữ liệu từ cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo, thực hiện chương trình, và chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo tới cổng ra số. Vòng quét kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.
4.2. Cấu trúc lập trình
Cấu trúc lập trình của PLC S7-1200 bao gồm các khối tổ chức (OB), hàm chức năng (FC), và khối dữ liệu (DB). OB là giao diện giữa hệ thống và chương trình người dùng, trong khi FC và DB được sử dụng để thực hiện các chức năng cụ thể và lưu trữ dữ liệu.
V. Ứng dụng thực tế
Phần này phân tích giá trị và ứng dụng thực tế của việc thiết kế mô hình thí nghiệm PLC S7-1200 Siemens. Mô hình này không chỉ giúp sinh viên nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn rèn luyện kỹ năng thực hành, chuẩn bị cho các dự án công nghiệp trong tương lai.
5.1. Giá trị giáo dục
Mô hình thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ cách vận hành và lập trình PLC S7-1200, đồng thời áp dụng kiến thức vào thực tế. Đây là bước chuẩn bị quan trọng cho các dự án công nghiệp sau này.
5.2. Ứng dụng công nghiệp
PLC S7-1200 được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động công nghiệp. Việc nắm vững cách thiết kế và lập trình PLC này giúp sinh viên có lợi thế khi tham gia vào các dự án thực tế.
