Hiểu rõ về truyền thông PLC S7-1200 sẽ mở ra cánh cửa rộng lớn giúp đáp ứng khả năng kết nối linh hoạt và hiệu quả cho các hệ thống tự động hóa công nghiệp hiện đại. Qua đó giúp các kỹ sư và doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giám sát và điều khiển một cách thông minh. Việc làm chủ các kỹ thuật giao tiếp dữ liệu với bộ điều khiển logic khả trình S7-1200 của Siemens không chỉ nâng cao hiệu suất hoạt động mà còn đặt nền móng vững chắc cho việc xây dựng nhà máy thông minh.
1. Về chuẩn và giao thức truyền thông trên PLC S7-1200
Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 của Siemens được thiết kế với mục tiêu mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cao trong các ứng dụng tự động hóa vừa và nhỏ. Một trong những điểm mạnh vượt trội của dòng PLC này chính là khả năng truyền thông PLC S7-1200 đa dạng và mạnh mẽ, được tích hợp sẵn nhiều chuẩn và giao thức phổ biến, đồng thời dễ dàng mở rộng thông qua các module chuyên dụng.
Việc tích hợp sẵn các chuẩn và giao thức truyền thông phổ biến giúp các kỹ sư và doanh nghiệp giải quyết bài toán kết nối phức tạp trong môi trường công nghiệp, từ việc giao tiếp với các thiết bị cấp trường, màn hình HMI, biến tần, đến việc tích hợp vào các hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu cấp cao hơn như SCADA hay MES.
Ngay từ khi xuất xưởng hầu hết các CPU S7-1200 đều được tích hợp sẵn một hoặc nhiều cổng Profinet (Ethernet công nghiệp). Đây là một chuẩn truyền thông mạnh mẽ, tốc độ cao, đáp ứng tốt các yêu cầu về trao đổi dữ liệu thời gian thực và phi thời gian thực. Profinet không chỉ cho phép S7-1200 kết nối dễ dàng với các thiết bị khác trong hệ sinh thái Siemens như HMI, biến tần SINAMICS, các dòng PLC S7 khác (S7-1500, S7-300/400 qua CP) mà còn hỗ trợ kết nối với thiết bị của bên thứ ba có hỗ trợ chuẩn Profinet IO Device. Bên cạnh đó, S7-1200 còn hỗ trợ các giao thức nền tảng trên Ethernet như TCP/IP, UDP và ISO-on-TCP, cho phép người dùng tự do lập trình các ứng dụng truyền thông mở, linh hoạt kết nối với các hệ thống máy tính, cơ sở dữ liệu hoặc các thiết bị không theo chuẩn công nghiệp đặc thù nào.
Đối với những yêu cầu truyền thông không được tích hợp sẵn hoặc cần giao diện vật lý khác, Siemens cung cấp một loạt các module truyền thông (Communication Modules – CM) và bo mạch truyền thông (Communication Boards – CB) để mở rộng khả năng cho S7-1200. Các module CM thường cung cấp các cổng và giao thức chuyên dụng như Modbus RTU (qua cổng RS485 hoặc RS232) cho PLC S7-1200 hoặc AS-Interface hay thêm các cổng Profinet cho S7-1200. Các bo mạch CB, với kích thước nhỏ gọn, được gắn trực tiếp lên mặt trước của CPU, thường dùng để bổ sung một cổng truyền thông nối tiếp (RS485 hoặc RS232) cho các ứng dụng đơn giản hơn.
Sự đa dạng trong các tùy chọn truyền thông PLC S7-1200 mang lại nhiều lợi ích cho người dùng. Nó cho phép hệ thống có khả năng mở rộng cao, dễ dàng thích ứng với các yêu cầu thay đổi trong tương lai. Kỹ sư có thể bắt đầu với một cấu hình cơ bản và từ từ thêm các module khi cần thiết, giúp tối ưu hóa chi phí đầu tư ban đầu. Việc tích hợp sẵn Profinet giúp giảm thiểu sự phức tạp trong cấu hình mạng và đảm bảo hiệu suất cao. Khả năng hỗ trợ các giao thức mở như Modbus TCP/IP và Modbus RTU (qua module) giúp S7-1200 dễ dàng tích hợp vào các hệ thống hiện có sử dụng thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau, giải quyết bài toán tương thích và đồng bộ hóa dữ liệu. Hơn nữa, với sự phát triển của TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal), việc cấu hình và lập trình cho các tác vụ truyền thông trên S7-1200 trở nên trực quan và đơn giản hơn bao giờ hết, ngay cả với những người dùng mới. Nó giúp giảm thiểu thời gian phát triển dự án và đưa hệ thống vào vận hành nhanh chóng, đáp ứng nhu cầu cấp thiết về nâng cao hiệu suất và năng lực cạnh tranh của các doanh nghiệp sản xuất và xây dựng.
Bảng tóm tắt khả năng truyền thông của S7-1200:
| Tính năng | Tích hợp | Mở rộng CM / CB | Ghi chú |
| Profinet IO Controller/Device | Có | Có (thêm cổng) | Chuẩn Ethernet công nghiệp chủ đạo của Siemens |
| TCP/IP (Open User Comm.) | Có | – | Giao tiếp Ethernet mở |
| UDP (Open User Comm.) | Có | – | Giao tiếp Ethernet mở, không cần kết nối |
| ISO-on-TCP | Có | – | Giao tiếp Ethernet chuẩn ISO |
| Modbus TCP Client/Server | Có (từ FW nhất định/TIA) | – | Cần kiểm tra phiên bản Firmware và TIA Portal, có thể cần thư viện |
| Modbus RTU Master/Slave | Không | Có (CM 1241, CB 1241) | Giao tiếp nối tiếp phổ biến |
| OPC UA Server | Có (từ FW 4.4 trở lên) | – | Chuẩn truyền thông hiện đại cho Industrie 4.0, IoT |
| AS-Interface Master | Không | Có (CM 1243-2) | Kết nối cảm biến, cơ cấu chấp hành cấp trường |
| USS Drive Protocol | Không (có thể qua RS485) | Có (CM 1241) | Giao tiếp với biến tần Siemens qua RS485 |
| Web Server | Có | – | Giám sát, chẩn đoán qua trình duyệt web |
| Giao tiếp S7 | Có | – | Kết nối với các PLC Siemens khác |
| Gửi/Nhận Email (SMTP) | Có (cần cấu hình) | – | Gửi thông báo, cảnh báo qua email |
Sự phong phú này chính là chìa khóa giúp truyền thông PLC S7-1200 đáp ứng một phổ rộng các ứng dụng, từ điều khiển máy móc đơn lẻ đến các dây chuyền sản xuất phức tạp, từ tự động hóa tòa nhà đến quản lý năng lượng.
2. Các chuẩn kết nối vật lý với PLC S7-1200
Để thực hiện các tác vụ truyền thông PLC S7-1200, việc hiểu rõ về các chuẩn kết nối vật lý được tích hợp sẵn trên CPU cũng như các tùy chọn mở rộng thông qua module là vô cùng quan trọng. Các chuẩn này quy định về loại cổng kết nối, loại cáp sử dụng và các đặc tính điện học cơ bản của đường truyền.
2.1. Cổng Ethernet tích hợp
Đây là cổng kết nối vật lý phổ biến nhất và được tích hợp trên tất cả các CPU S7-1200 hiện đại. Loại cổng sử dụng là RJ45. Tùy thuộc vào model CPU, ví dụ CPU 1211C, 1212C thường có 1 cổng, trong khi CPU 1214C, 1215C, 1217C thường có 1 hoặc 2 cổng tích hợp.
Sự hiện diện của 2 cổng Ethernet tích hợp mang lại lợi thế trong việc tạo cấu trúc mạng dạng đường thẳng (line topology) hoặc phân chia một cổng cho mạng nhà máy và cổng còn lại cho mạng dịch vụ hoặc lập trình PLC S7-1200 mà không cần đến switch rời, điều này đặc biệt hữu ích và tiết kiệm chi phí cho các hệ thống quy mô nhỏ.
Tốc độ truyền dữ liệu của các cổng này thường là 10/100 Mbit/s, hoạt động ở chế độ full-duplex, một tốc độ hoàn toàn đáp ứng cho phần lớn các ứng dụng điều khiển và giám sát thông thường trong công nghiệp. Về cáp kết nối, người dùng có thể sử dụng cáp Ethernet tiêu chuẩn Cat5e hoặc Cat6.
Tuy nhiên, trong môi trường công nghiệp là nơi có khả năng xuất hiện nhiều nhiễu điện từ, việc sử dụng cáp có vỏ bọc chống nhiễu (shielded twisted pair – STP) là một khuyến nghị quan trọng để đảm bảo sự ổn định của đường truyền. Cổng Ethernet tích hợp này đóng vai trò trung tâm cho nhiều hoạt động truyền thông, bao gồm kết nối Profinet IO, truyền thông dựa trên các giao thức TCP/IP, UDP, ISO-on-TCP, Modbus TCP, OPC UA, cũng như cho phép truy cập Web server tích hợp trên PLC, và thực hiện các tác vụ lập trình, chẩn đoán từ phần mềm TIA Portal.
Theo tiêu chuẩn kỹ thuật của Ethernet, khoảng cách truyền tối đa giữa hai thiết bị (ví dụ từ PLC đến switch, hoặc PLC đến HMI) là 100 mét. Nếu cần mở rộng khoảng cách này, người dùng có thể sử dụng các thiết bị hỗ trợ như switch Ethernet hoặc bộ chuyển đổi tín hiệu sang cáp quang.
2.2. Module mở rộng truyền thông RS485/RS422/RS232
Khi hệ thống yêu cầu giao tiếp với các thiết bị sử dụng chuẩn truyền thông nối tiếp như Modbus RTU, giao thức USS cho biến tần, hoặc các giao thức dựa trên chuỗi ký tự ASCII tự do, PLC S7-1200 cần được trang bị thêm các module truyền thông nối tiếp (Communication Modules – CM) hoặc các bo mạch truyền thông (Communication Boards – CB).
Những Module và Bo mạch mở rộng truyền thông nối tiếp cho S7-1200:
| Loại | Mã sản phẩm | Chuẩn giao tiếp | Mô tả |
| CM 1241 RS232 | 6ES7241-1AH32-0XB0 | RS232 | Cung cấp 1 cổng RS232 (D-sub 9 chân), phù hợp kết nối điểm-điểm, khoảng cách ngắn (máy đọc mã vạch, cân điện tử). |
| CM 1241 RS485/RS422 | 6ES7241-1CH32-0XB0 | RS485/RS422 | Cung cấp 1 cổng RS485/RS422 (terminal đấu dây), hỗ trợ kết nối đa điểm, khoảng cách xa (Modbus RTU, USS). |
| CB 1241 RS485 | 6ES7241-1CH30-1XB0 | RS485 | Bo mạch nhỏ gọn gắn trực tiếp lên CPU, cung cấp 1 cổng RS485, giải pháp tiết kiệm chi phí cho ứng dụng nối tiếp đơn giản. |
Các đặc tính kỹ thuật của các cổng truyền thông nối tiếp này, bao gồm tốc độ baud (có thể cấu hình trong một dải rộng, ví dụ từ 300 bps đến 115200 bps), số bit dữ liệu (data bits), bit chẵn lẻ (parity), và số bit dừng (stop bits), đều có thể được cấu hình một cách linh hoạt thông qua phần mềm TIA Portal để phù hợp với yêu cầu của thiết bị đối tác.
Về cáp kết nối, đối với chuẩn RS232, người dùng cần sử dụng cáp nối tiếp chuyên dụng. Trong khi đó, đối với chuẩn RS485, loại cáp được khuyến nghị là cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu để đảm bảo chất lượng tín hiệu trên đường truyền dài và trong môi trường công nghiệp.
2.3. Signal Boards (SB) với chức năng truyền thông
Ngoài các module và bo mạch truyền thông chuyên dụng, còn có các loại SB nhất định không chỉ đảm nhận vai trò cung cấp thêm các kênh vào/ra (I/O) cho PLC mà còn có thể được tích hợp sẵn một cổng giao tiếp nối tiếp đơn giản. Ví dụ, một số phiên bản của Signal Board SB 1221 DI (Digital Input) hoặc SB 1222 DQ (Digital Output) có thể được nhà sản xuất trang bị thêm khả năng hỗ trợ giao tiếp RS485, cho phép PLC thực hiện các tác vụ truyền thông cơ bản với các thiết bị ngoại vi sử dụng giao thức này.
Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là chức năng truyền thông được cung cấp bởi các Signal Board thường có phần hạn chế hơn về tính năng, hiệu suất và khả năng cấu hình so với các module truyền thông (CM) hoặc bo mạch truyền thông (CB) được thiết kế chuyên biệt cho mục đích giao tiếp. Do đó, việc sử dụng SB cho mục đích truyền thông thường chỉ phù hợp với các ứng dụng đơn giản, không đòi hỏi cao về tốc độ hay độ phức tạp của giao thức.
Việc lựa chọn chuẩn kết nối vật lý phụ thuộc vào loại thiết bị cần giao tiếp, khoảng cách, tốc độ yêu cầu và môi trường lắp đặt. Ví dụ, trong một nhà máy sản xuất cơ khí, việc kết nối S7-1200 với các màn hình HMI, biến tần Siemens và các trạm I/O phân tán thường sẽ ưu tiên sử dụng cổng Profinet tích hợp do tốc độ cao và khả năng tích hợp tốt. Tuy nhiên, nếu cần kết nối với một đồng hồ đo lưu lượng cũ chỉ hỗ trợ Modbus RTU qua RS485, thì việc bổ sung một module CM 1241 RS485 hoặc CB 1241 RS485 là điều cần thiết.
3. Các giao thức truyền thông PLC S7-1200
Sau khi đã nắm vững về các chuẩn kết nối vật lý, bước tiếp theo là tìm hiểu về các giao thức truyền thông PLC S7-1200 hỗ trợ. Giao thức truyền thông là tập hợp các quy tắc và định dạng dữ liệu mà các thiết bị sử dụng để trao đổi thông tin với nhau một cách có ý nghĩa. S7-1200 nổi bật với khả năng hỗ trợ đa dạng các giao thức, từ các chuẩn riêng của Siemens đến các chuẩn mở quốc tế.
3.1. PROFINET
PROFINET là một giao thức truyền thông chủ đạo của S7-1200 và có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái tự động hóa của Siemens. Đây là một chuẩn Ethernet công nghiệp hàng đầu, được phát triển và duy trì bởi Siemens cùng với tổ chức PROFIBUS & PROFINET International (PI). Về bản chất, PROFINET được xây dựng dựa trên nền tảng của Ethernet tiêu chuẩn và các giao thức TCP/IP quen thuộc, nhưng nó đã được tối ưu hóa một cách đặc biệt để đáp ứng các yêu cầu khắt khe về truyền thông thời gian thực trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp.
Trên PLC S7-1200, PROFINET mang đến nhiều chức năng linh hoạt. Thiết bị có thể hoạt động như một PROFINET IO Controller, đóng vai trò quản lý và điều phối việc trao đổi dữ liệu với hàng loạt các thiết bị PROFINET IO Device khác. Các IO Device này có thể là các trạm I/O phân tán (ví dụ như dòng ET 200SP, ET 200MP), các màn hình giao diện người máy (HMI), các bộ biến tần điều khiển động cơ, servo drives, hay thậm chí là các robot công nghiệp.
Ngược lại, S7-1200 cũng có khả năng hoạt động như một PROFINET IO Device, cho phép nó trở thành một thiết bị được điều khiển và giám sát bởi một IO Controller khác trong mạng, ví dụ như một PLC S7-1500 cao cấp hơn hoặc một hệ thống điều khiển quá trình (DCS). Chức năng PROFINET CBA (Component Based Automation) cũng được hỗ trợ ở mức cơ bản, cho phép tích hợp các thành phần tự động hóa một cách module hóa.
Một ưu điểm lớn của PROFINET trên S7-1200 là nó được tích hợp sẵn trên các cổng Ethernet của CPU, giúp giảm thiểu chi phí phần cứng bổ sung. Các ưu điểm nổi bật khác của PROFINET bao gồm tốc độ truyền dữ liệu cao (thường là 100 Mbit/s), khả năng truyền dữ liệu theo chu kỳ (cyclic) cho các tín hiệu điều khiển quan trọng và dữ liệu không theo chu kỳ (acyclic) cho các thông tin cấu hình hoặc chẩn đoán.
Đặc biệt, trên một số dòng CPU S7-1200 cao cấp hơn hoặc với cấu hình phù hợp, PROFINET còn hỗ trợ truyền thông đẳng thời (Isochronous Real-Time – IRT), đảm bảo độ trễ và jitter cực thấp cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác thời gian rất cao. Việc cấu hình mạng PROFINET trong môi trường TIA Portal cũng rất trực quan và dễ dàng, cùng với đó là khả năng chẩn đoán lỗi mạng mạnh mẽ giúp người dùng nhanh chóng xác định và khắc phục sự cố.
Do những đặc tính ưu việt này, PROFINET là lựa chọn lý tưởng cho hầu hết các ứng dụng điều khiển và giám sát trong công nghiệp, đặc biệt là các hệ thống đòi hỏi tốc độ đáp ứng nhanh và độ chính xác cao.
3.2. TCP/IP, UDP, ISO-on-TCP (OUC)
Bên cạnh PROFINET, PLC S7-1200 còn hỗ trợ mạnh mẽ các giao thức truyền thông nền tảng của mạng Ethernet, bao gồm TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), UDP (User Datagram Protocol), và ISO-on-TCP. Nhóm giao thức này, thường được gọi chung là Open User Communication (OUC), cho phép S7-1200 thực hiện các tác vụ giao tiếp một cách cực kỳ linh hoạt với một loạt các thiết bị và hệ thống máy tính khác có hỗ trợ các giao thức này, mà không bị ràng buộc bởi nhà sản xuất cụ thể nào.
Trong vai trò này, S7-1200 có thể được lập trình để hoạt động như một client (chủ động khởi tạo kết nối và gửi yêu cầu) hoặc như một server (bị động lắng nghe và phản hồi các yêu cầu từ client). Nó có khả năng gửi và nhận dữ liệu dưới dạng các gói tin TCP hoặc UDP. Giao thức TCP đảm bảo việc truyền dữ liệu một cách tin cậy, có thứ tự và có kiểm soát lỗi, trong khi UDP cung cấp một cơ chế truyền dữ liệu nhanh hơn, không cần thiết lập kết nối trước nhưng không đảm bảo độ tin cậy bằng TCP.
Ngoài ra, S7-1200 còn hỗ trợ giao thức ISO-on-TCP (theo chuẩn RFC 1006), một giao thức quan trọng để đảm bảo khả năng tương thích và giao tiếp với các hệ thống tự động hóa cũ hơn hoặc các thiết bị tuân theo chuẩn ISO. Để thực hiện các tác vụ truyền thông này trong môi trường TIA Portal, người dùng sẽ sử dụng các khối lệnh chuyên dụng như TCON (thiết lập kết nối), TSEND (gửi dữ liệu), TRCV (nhận dữ liệu), TDISCON (ngắt kết nối) cho truyền thông dựa trên TCP và ISO-on-TCP, và các khối TUSEND (gửi dữ liệu UDP), TURCV (nhận dữ liệu UDP) cho truyền thông dựa trên UDP.
Tất cả các giao thức OUC này đều được tích hợp sẵn trên S7-1200 và sử dụng trực tiếp cổng Ethernet của CPU, không đòi hỏi thêm phần cứng hay giấy phép đặc biệt. Ưu điểm chính của OUC là tính mở rất cao, mang lại sự linh hoạt tối đa cho người dùng trong việc thiết kế các giải pháp kết nối. Nhờ đó, S7-1200 có thể dễ dàng kết nối với đa dạng các loại thiết bị như máy tính cá nhân, máy chủ công nghiệp, camera IP, các thiết bị đo lường chuyên dụng, hoặc các hệ thống phần mềm khác.
Các ứng dụng phổ biến của OUC bao gồm việc thu thập dữ liệu từ các thiết bị đặc thù không theo chuẩn công nghiệp phổ biến, giao tiếp với các hệ thống quản lý sản xuất (MES) hoặc hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP), truyền dữ liệu đến các cơ sở dữ liệu để lưu trữ và phân tích, hoặc thực hiện các tác vụ điều khiển và giám sát từ xa qua mạng LAN hoặc WAN.
3.3. MODBUS TCP/IP
MODBUS TCP/IP là một biến thể hiện đại và phổ biến của giao thức Modbus truyền thống, trong đó nó sử dụng bộ giao thức TCP/IP làm lớp vận chuyển cho các thông điệp Modbus. Đây là một giao thức mở, được công nhận rộng rãi và được hỗ trợ bởi một số lượng lớn các nhà sản xuất thiết bị tự động hóa trên toàn thế giới, làm cho nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho việc tích hợp các hệ thống đa nhà cung cấp.
PLC S7-1200 cung cấp khả năng hoạt động với Modbus TCP/IP ở cả hai vai trò. Khi hoạt động như một Modbus TCP Client (còn gọi là Master), S7-1200 có thể chủ động khởi tạo kết nối và gửi các yêu cầu đọc hoặc ghi dữ liệu đến các thiết bị Modbus TCP Server (còn gọi là Slave) khác trong mạng, chẳng hạn như các đồng hồ đo điện năng, bộ điều khiển nhiệt độ, hoặc PLC của các hãng khác.
Để thực hiện chức năng này, người dùng sẽ sử dụng khối lệnh MB_CLIENT được cung cấp sẵn trong TIA Portal. Ngược lại, S7-1200 cũng có thể được cấu hình để hoạt động như một Modbus TCP Server (Slave), cho phép nó cung cấp dữ liệu từ các vùng nhớ của mình cho các Modbus TCP Client khác khi có yêu cầu. Chức năng này được thực hiện thông qua khối lệnh MB_SERVER.
Một điểm thuận lợi đáng kể là từ phiên bản firmware V4.0 trở lên và TIA Portal V13 SP1 trở lên, S7-1200 đã hỗ trợ Modbus TCP/IP một cách tích hợp sẵn thông qua các khối lệnh này, không yêu cầu giấy phép (license) bổ sung trong hầu hết các trường hợp. Tuy nhiên, đối với một số phiên bản firmware hoặc TIA Portal cũ hơn, có thể cần phải sử dụng thư viện riêng hoặc có giấy phép cụ thể.
Ưu điểm chính của Modbus TCP/IP là tính đơn giản trong cấu trúc thông điệp và dễ dàng trong việc triển khai, cùng với khả năng tương thích rất rộng rãi với thiết bị của nhiều hãng khác nhau. Điều này làm cho nó trở thành một công cụ hữu ích để tích hợp S7-1200 vào các hệ thống tự động hóa hiện có đang sử dụng Modbus TCP, hoặc để kết nối với các thiết bị của bên thứ ba mà không hỗ trợ các giao thức chuyên biệt của Siemens.
Các ứng dụng điển hình bao gồm việc thu thập dữ liệu từ các thiết bị đo lường, điều khiển các bộ điều khiển PID độc lập, hoặc trao đổi thông tin với các hệ thống SCADA không phải của Siemens.
3.4. MODBUS RTU
MODBUS RTU là một trong những giao thức truyền thông nối tiếp lâu đời và phổ biến nhất trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, thường sử dụng chuẩn kết nối vật lý RS485 để truyền tải dữ liệu. Mặc dù không có tốc độ và tính năng cao như các giao thức dựa trên Ethernet, Modbus RTU vẫn giữ vai trò quan trọng trong việc kết nối với các thiết bị cũ hơn hoặc các thiết bị đơn giản không được trang bị giao diện Ethernet.
PLC S7-1200 có khả năng hỗ trợ Modbus RTU ở cả hai vai trò Master và Slave, tuy nhiên, việc này đòi hỏi phải trang bị thêm module truyền thông nối tiếp chuyên dụng, chẳng hạn như CM 1241 (RS232 hoặc RS485) hoặc bo mạch truyền thông CB 1241 RS485. Khi S7-1200 hoạt động như một Modbus RTU Master, nó sẽ chủ động điều khiển việc trao đổi dữ liệu trên bus, gửi các yêu cầu (queries) đến các thiết bị Modbus RTU Slave và xử lý các phản hồi (responses) từ chúng.
Chức năng này được thực hiện thông qua việc sử dụng khối lệnh MB_MASTER trong chương trình PLC. Ngược lại, khi S7-1200 được cấu hình làm Modbus RTU Slave, nó sẽ lắng nghe các yêu cầu từ một thiết bị Modbus RTU Master khác (ví dụ một máy tính hoặc một PLC khác) và phản hồi bằng cách cung cấp dữ liệu từ các vùng nhớ đã được chỉ định. Khối lệnh MB_SLAVE được sử dụng cho mục đích này.
Trước khi có thể sử dụng các khối lệnh MB_MASTER hoặc MB_SLAVE, người dùng cần phải cấu hình các thông số cho cổng truyền thông nối tiếp (như tốc độ baud, parity, data bits, stop bits) và khởi tạo cổng này bằng cách sử dụng khối lệnh MB_COMM_LOAD. Khối lệnh này thường được gọi một lần khi PLC khởi động hoặc khi có sự thay đổi về cấu hình cổng.
Ưu điểm chính của Modbus RTU là chi phí triển khai thấp cho các kết nối nối tiếp, đặc biệt khi làm việc với số lượng lớn các thiết bị đơn giản hoặc các thiết bị cũ đã có sẵn trong nhà máy. Nó rất phù hợp cho các ứng dụng không yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu quá cao, chẳng hạn như kết nối với các loại cảm biến nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, các đồng hồ đo, các bộ điều khiển PID đơn lẻ, hoặc các biến tần đời cũ không hỗ trợ các giao thức truyền thông hiện đại hơn.
3.5. OPC UA
OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) đại diện cho một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực truyền thông công nghiệp, được thiết kế như một chuẩn truyền thông hiện đại, an toàn và hoàn toàn độc lập với nền tảng phần cứng hay hệ điều hành. Nó được phát triển với mục tiêu đáp ứng các yêu cầu của Industrie 4.0 và Internet Vạn Vật Công Nghiệp (IIoT), cung cấp một cơ chế mạnh mẽ cho việc trao đổi dữ liệu có cấu trúc, có ngữ nghĩa rõ ràng và được bảo mật ở mức độ cao giữa các thiết bị, máy móc và các hệ thống phần mềm khác nhau trong một doanh nghiệp.
Một trong những điểm mạnh của dòng PLC S7-1200 là khả năng hỗ trợ OPC UA. Cụ thể, các CPU S7-1200 với phiên bản firmware từ V4.4 trở lên có thể hoạt động như một OPC UA Server. Ở vai trò này, S7-1200 có khả năng cung cấp (expose) dữ liệu từ các vùng nhớ của nó (ví dụ như các biến trong Data Block) cho các ứng dụng OPC UA Client. Các OPC UA Client này có thể là các hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), hệ thống MES (Manufacturing Execution System), hệ thống ERP (Enterprise Resource Planning), các ứng dụng phân tích dữ liệu trên nền tảng đám mây, hoặc bất kỳ phần mềm nào khác tuân thủ chuẩn OPC UA.
Chức năng OPC UA Server được tích hợp sẵn trên các CPU S7-1200 đáp ứng yêu cầu về firmware, và việc cấu hình các thông số của server (như cổng mạng, chính sách bảo mật, quản lý người dùng) được thực hiện trực tiếp trong môi trường TIA Portal.
Ưu điểm vượt trội của OPC UA bao gồm cơ chế bảo mật rất mạnh mẽ, hỗ trợ mã hóa dữ liệu, chứng thực người dùng và thiết bị, cũng như kiểm soát quyền truy cập chi tiết. Nó cung cấp một mô hình dữ liệu phong phú, cho phép mô tả dữ liệu không chỉ bằng giá trị mà còn bằng các thông tin ngữ nghĩa (metadata), làm cho dữ liệu trở nên dễ hiểu và dễ sử dụng hơn bởi các ứng dụng khác nhau.
Tính độc lập nền tảng của OPC UA đảm bảo khả năng tương tác rộng rãi giữa các hệ thống từ nhiều nhà cung cấp khác nhau. Khả năng khám phá dịch vụ (discovery services) cũng giúp các client dễ dàng tìm thấy và kết nối với các server trong mạng. Hơn nữa, OPC UA được thiết kế để có thể hoạt động hiệu quả qua các tường lửa (firewall), điều này rất quan trọng cho việc tích hợp theo chiều dọc từ cấp sản xuất lên các cấp quản lý doanh nghiệp.
Các ứng dụng chính của OPC UA trên S7-1200 bao gồm việc tích hợp dữ liệu theo chiều dọc trong kiến trúc nhà máy thông minh, kết nối các thiết bị vào mạng IIoT, thu thập dữ liệu một cách an toàn và hiệu quả cho các mục đích phân tích Big Data và Machine Learning, cũng như đảm bảo giao tiếp an toàn và tin cậy giữa các máy móc và hệ thống khác nhau trong một dây chuyền sản xuất.
3.6. Giao tiếp S7
Giao tiếp S7 (S7 Communication) là một giao thức truyền thông độc quyền của Siemens, được thiết kế và tối ưu hóa đặc biệt cho việc trao đổi dữ liệu một cách hiệu quả và đơn giản giữa các bộ điều khiển logic khả trình (PLC) thuộc dòng SIMATIC S7 của hãng. Điều này bao gồm việc giao tiếp giữa các PLC S7-1200 với nhau, giữa S7-1200 với các dòng PLC cao cấp hơn như S7-1500, hoặc thậm chí với các dòng PLC cũ hơn như S7-300/400 (thường thông qua module truyền thông CP – Communication Processor cho các dòng cũ) và dòng S7-200 Smart.
Trong cơ chế giao tiếp S7 thì PLC S7-1200 thường sử dụng các khối lệnh PUT và GET để thực hiện việc ghi (write) hoặc đọc (read) dữ liệu từ một PLC S7 đối tác khác trong mạng. S7-1200 có thể đóng vai trò là client, tức là nó chủ động khởi tạo yêu cầu PUT để gửi dữ liệu đến một vùng nhớ cụ thể trên PLC server, hoặc chủ động gửi yêu cầu GET để lấy dữ liệu từ một vùng nhớ trên PLC server. Ngược lại, S7-1200 cũng có thể hoạt động như một server, tức là nó sẽ bị động, cung cấp dữ liệu từ các vùng nhớ của mình khi nhận được yêu cầu PUT (để ghi đè dữ liệu) hoặc yêu cầu GET (để cung cấp dữ liệu) từ một PLC client khác.
Khả năng giao tiếp S7 được tích hợp sẵn trên các CPU S7-1200 và sử dụng cổng Ethernet tiêu chuẩn để truyền tải dữ liệu. Việc cấu hình các kết nối S7 giữa các PLC được thực hiện một cách trực quan trong môi trường TIA Portal, nơi người dùng có thể định nghĩa các “S7 connections” giữa các đối tác truyền thông.
Ưu điểm chính của giao tiếp S7 là sự đơn giản và hiệu quả cao khi cần trao đổi dữ liệu giữa các PLC trong cùng hệ sinh thái Siemens. Người dùng không cần phải lập trình các cơ chế truyền thông phức tạp từ đầu, mà chỉ cần sử dụng các khối lệnh PUT/GET với các tham số rõ ràng để chỉ định vùng dữ liệu cần trao đổi và đối tác truyền thông. Điều này giúp giảm đáng kể thời gian phát triển và gỡ lỗi chương trình.
Các ứng dụng phổ biến của giao tiếp S7 bao gồm việc đồng bộ hóa dữ liệu sản xuất giữa các PLC điều khiển các công đoạn khác nhau trong một dây chuyền sản xuất, chia sẻ tài nguyên (ví dụ như trạng thái của một thiết bị dùng chung), hoặc thực hiện các tác vụ điều khiển phối hợp giữa nhiều bộ điều khiển để đạt được một mục tiêu chung của hệ thống.
3.7. HTTP/HTTPS (Web Server)
Một tính năng tiện ích và mạnh mẽ được tích hợp sẵn trên các CPU PLC S7-1200 là Web server. Tính năng này cho phép người dùng truy cập các thông tin quan trọng của PLC, bao gồm giá trị của các biến (tags), trạng thái hoạt động của CPU và các module I/O, cũng như các thông tin chẩn đoán hệ thống, thông qua một trình duyệt web tiêu chuẩn mà không cần cài đặt bất kỳ phần mềm chuyên dụng nào khác.
Web server trên S7-1200 cung cấp các trang web tiêu chuẩn (Standard Web Pages) được thiết kế sẵn, hiển thị một cách trực quan các thông tin cơ bản như trạng thái lỗi, bộ đệm chẩn đoán (diagnostics buffer), thông tin về các module phần cứng được kết nối, và một bảng các biến (tag table) mà người dùng có thể theo dõi giá trị hiện tại. Ngoài ra, một điểm mạnh đáng kể là S7-1200 cho phép người dùng tự tạo ra các trang web tùy chỉnh (User-Defined Web Pages – UDWP).
Với UDWP, người dùng có thể thiết kế các giao diện giám sát và điều khiển riêng, phù hợp với yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng, ví dụ như hiển thị các thông số quy trình dưới dạng đồ thị, tạo các nút nhấn ảo để điều khiển máy móc, hoặc hiển thị các cảnh báo theo một định dạng riêng. Để tăng cường tính bảo mật cho việc truy cập qua web, S7-1200 cũng hỗ trợ giao thức HTTPS (HTTP Secure), đảm bảo rằng dữ liệu truyền giữa trình duyệt và PLC được mã hóa.
Chức năng Web server này được tích hợp sẵn trên CPU S7-1200, người dùng chỉ cần kích hoạt và cấu hình các tùy chọn liên quan (như quyền truy cập, tạo trang UDWP) trong TIA Portal.
Ưu điểm chính của việc sử dụng Web server là khả năng truy cập thông tin PLC một cách dễ dàng và nhanh chóng từ bất kỳ thiết bị nào có kết nối mạng và trình duyệt web (ví dụ như máy tính, máy tính bảng, điện thoại thông minh). Điều này rất tiện lợi cho việc thực hiện các tác vụ chẩn đoán nhanh lỗi hệ thống, giám sát các thông số vận hành cơ bản từ xa, hoặc tạo ra các giao diện điều khiển đơn giản cho người vận hành mà không cần đến các phần mềm SCADA phức tạp hay màn hình HMI chuyên dụng trong một số trường hợp nhất định.
3.8. SMTP
Giao thức SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) được hỗ trợ trên PLC S7-1200, mang đến khả năng cho bộ điều khiển này có thể tự động gửi các thư điện tử (email) chứa các thông báo hoặc cảnh báo đến các địa chỉ email đã được cấu hình trước. Đây là một tính năng rất hữu ích để thông báo kịp thời các sự kiện quan trọng xảy ra trong hệ thống cho những người chịu trách nhiệm.
Để thực hiện chức năng gửi email, người dùng sẽ sử dụng khối lệnh TMAIL_C được cung cấp trong thư viện của TIA Portal. Khối lệnh này cho phép cấu hình các thông số cần thiết cho việc gửi email, bao gồm địa chỉ máy chủ SMTP của nhà cung cấp dịch vụ email, thông tin đăng nhập (nếu có), địa chỉ email người gửi, địa chỉ email người nhận (có thể là một hoặc nhiều địa chỉ), tiêu đề email và nội dung email. Nội dung email có thể bao gồm cả văn bản tĩnh và các giá trị động từ các biến trong PLC (ví dụ: thông báo lỗi cụ thể, giá trị nhiệt độ vượt ngưỡng, số lượng sản phẩm đạt được).
Chức năng gửi email qua SMTP được tích hợp sẵn trên S7-1200, tuy nhiên, để nó hoạt động, người dùng cần phải cấu hình chính xác thông tin về máy chủ SMTP mà PLC sẽ sử dụng để gửi thư đi, đồng thời đảm bảo rằng PLC có kết nối mạng và có thể truy cập được máy chủ SMTP đó.
Ưu điểm chính của việc sử dụng SMTP là nó cung cấp một cơ chế thông báo tự động, chủ động và kịp thời cho người quản lý, nhân viên bảo trì hoặc người vận hành về các tình huống bất thường hoặc các sự kiện quan trọng trong hệ thống. Điều này giúp giảm thiểu thời gian phản ứng khi có sự cố, cho phép can thiệp sớm và tránh được những hư hỏng hoặc gián đoạn sản xuất nghiêm trọng hơn.
Các ứng dụng phổ biến của tính năng này bao gồm việc gửi cảnh báo khi có lỗi hệ thống xảy ra, thông báo khi một công đoạn sản xuất hoàn thành, gửi các báo cáo dữ liệu vận hành định kỳ (ví dụ: báo cáo sản lượng hàng ngày), hoặc thông báo về các sự kiện cần sự chú ý đặc biệt từ người dùng.
3.9. AS-Interface (AS-i)
AS-Interface (Actuator Sensor Interface – AS-i) là một hệ thống mạng fieldbus được thiết kế với mục tiêu đơn giản hóa việc kết nối các cảm biến (sensor) và cơ cấu chấp hành (actuator) ở cấp trường, đặc biệt là các thiết bị nhị phân (digital) và các thiết bị analog đơn giản. AS-i nổi bật với chi phí triển khai thấp, cấu trúc mạng đơn giản và khả năng giảm thiểu đáng kể công sức đi dây so với các phương pháp đấu nối truyền thống.
PLC S7-1200 có thể hoạt động như một AS-i Master, tức là nó điều khiển và quản lý toàn bộ mạng AS-i, bao gồm việc cấp nguồn cho các thiết bị slave trên mạng và trao đổi dữ liệu với chúng. Để thực hiện chức năng này, S7-1200 cần được trang bị thêm một module truyền thông chuyên dụng là CM 1243-2 AS-i Master. Module này sẽ cung cấp cổng vật lý để kết nối với đường bus AS-i (thường là một sợi cáp dẹt màu vàng đặc trưng) và xử lý các giao thức truyền thông của mạng AS-i.
Do đó, việc sử dụng AS-Interface với S7-1200 yêu cầu người dùng phải lắp đặt và cấu hình module CM 1243-2 trong TIA Portal.
Ưu điểm chính của AS-Interface là khả năng đơn giản hóa đáng kể việc đi dây trong các hệ thống có nhiều cảm biến và cơ cấu chấp hành phân tán trên một khu vực rộng. Thay vì phải kéo dây riêng lẻ từ mỗi cảm biến/cơ cấu chấp hành về tủ điều khiển PLC, với AS-i, tất cả các thiết bị này có thể được kết nối trên cùng một đường bus hai dây duy nhất, vừa truyền tín hiệu vừa cấp nguồn (cho hầu hết các thiết bị AS-i tiêu chuẩn). Điều này giúp giảm thiểu chi phí vật tư (cáp, ống luồn, terminal), chi phí nhân công lắp đặt và thời gian thi công. Ngoài ra, AS-i cũng cung cấp khả năng chẩn đoán lỗi tốt cho từng thiết bị slave trên mạng.
Các ứng dụng tiêu biểu của AS-Interface với S7-1200 bao gồm các hệ thống băng tải trong nhà kho hoặc nhà máy sản xuất, các máy đóng gói sản phẩm, các dây chuyền lắp ráp tự động, hoặc bất kỳ ứng dụng nào cần thu thập tín hiệu từ nhiều cảm biến đơn giản (như cảm biến tiệm cận, cảm biến quang, nút nhấn) hoặc điều khiển các cơ cấu chấp hành nhỏ (như van solenoid, đèn báo) được phân bố rải rác.
3.10. USS Drive Protocol
USS (Universal Serial Interface) Drive Protocol là một giao thức truyền thông nối tiếp tương đối đơn giản, được phát triển bởi Siemens và thường được sử dụng để thiết lập kết nối giữa các bộ điều khiển PLC của Siemens với các bộ biến tần (frequency converter/drive) cũng của Siemens, ví dụ như các dòng biến tần SINAMICS G120 hoặc MICROMASTER.
Thông qua giao thức USS, PLC S7-1200 có thể thực hiện các tác vụ điều khiển và giám sát cơ bản đối với biến tần gồm việc đọc và ghi các thông số (parameters) của biến tần (ví dụ: tần số đặt, thời gian tăng/giảm tốc, các giới hạn dòng điện), gửi các lệnh điều khiển như đặt tốc độ mong muốn, lệnh khởi động (start), lệnh dừng (stop), lệnh chạy thuận/nghịch, và nhận về các thông tin trạng thái từ biến tần (ví dụ: tần số thực tế, dòng điện động cơ, trạng thái lỗi).
Để S7-1200 có thể giao tiếp qua giao thức USS, nó cần được trang bị một module truyền thông nối tiếp hỗ trợ chuẩn vật lý RS485, chẳng hạn như module CM 1241 RS485 hoặc bo mạch CB 1241 RS485. Ngoài ra, việc lập trình cho giao tiếp USS trong TIA Portal thường liên quan đến việc sử dụng các khối lệnh chức năng (Function Blocks – FBs) hoặc các hàm (Functions – FCs) được cung cấp sẵn trong thư viện của Siemens, chuyên dùng cho việc xử lý các thông điệp của giao thức USS.
Ưu điểm chính của giao thức USS là sự đơn giản trong việc thiết lập và cấu hình khi cần điều khiển các biến tần Siemens qua đường truyền nối tiếp RS485, đặc biệt là trong các ứng dụng không đòi hỏi tốc độ đáp ứng quá cao hay các tính năng điều khiển quá phức tạp. Nó cung cấp một giải pháp tiết kiệm chi phí hơn so với việc sử dụng các giao thức fieldbus cao cấp hơn như PROFINET hoặc PROFIBUS cho các tác vụ điều khiển biến tần bằng PLC S7-1200 ở mức độ cơ bản.
Các ứng dụng phổ biến của giao thức USS với S7-1200 bao gồm việc điều khiển tốc độ động cơ trong các hệ thống băng tải, máy bơm, quạt thông gió, máy khuấy, hoặc các ứng dụng máy móc đơn giản khác nơi mà việc kiểm soát tốc độ động cơ không đồng bộ là cần thiết.
Sự đa dạng của các giao thức truyền thông PLC S7-1200 giúp nó trở thành một giải pháp cực kỳ linh hoạt, có khả năng thích ứng với hầu hết mọi yêu cầu kết nối trong công nghiệp.
4. Hướng dẫn cấu hình truyền thông PLC S7-1200 trên TIA Portal
Phần mềm TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) là công cụ duy nhất và toàn diện để cấu hình, lập trình, chẩn đoán và vận hành các thiết bị tự động hóa của Siemens gồm cả PLC S7-1200. Việc cấu hình truyền thông PLC S7-1200 trong TIA Portal được thực hiện một cách trực quan và logic.
4.1. Cấu hình phần cứng và thiết lập địa chỉ IP
Đây là bước đầu tiên và quan trọng nhất cho mọi tác vụ truyền thông dựa trên Ethernet.
Đầu tiên, bạn cần tạo một dự án mới hoặc mở một dự án hiện có trong TIA Portal. Sau đó, tiến hành thêm thiết bị bằng cách nhấp đúp vào “Add new device” trong Project tree, chọn “Controllers”, “SIMATIC S7-1200”, loại CPU S7-1200 bạn đang sử dụng và phiên bản firmware phù hợp, rồi nhấn OK.
Tiếp theo là cấu hình địa chỉ IP cho cổng Profinet (Ethernet). Trong Project tree, mở rộng mục PLC vừa thêm, nhấp đúp vào “Device configuration”. Trong giao diện Device view, chọn CPU S7-1200. Trong cửa sổ Properties ở phía dưới, chọn tab “General”, sau đó “PROFINET interface [X1]” (hoặc X2 nếu có), rồi “Ethernet addresses”. Tại phần “IP protocol”, chọn “Set IP address in the project” và nhập địa chỉ IP cùng mặt nạ mạng con mong muốn, ví dụ IP address: 192.168.0.1, Subnet mask: 255.255.255.0. Nếu cần, bạn có thể kích hoạt “Use router” và nhập địa chỉ Gateway. Quan trọng là đảm bảo địa chỉ IP này là duy nhất trong mạng và cùng dải mạng với các thiết bị khác cần giao tiếp.
Nếu bạn cần sử dụng các giao thức như Modbus RTU, AS-Interface, hoặc thêm cổng Profinet, bạn cần thêm các module truyền thông (CM) hoặc bo mạch truyền thông (CB) vào cấu hình. Trong cửa sổ Hardware catalog, tìm đến “Communication modules” hoặc “Communication boards” và kéo thả module/bo mạch mong muốn vào khe cắm tương ứng trên hình ảnh CPU S7-1200 trong Device view. Sau khi thêm, chọn module/bo mạch đó và cấu hình các thông số riêng của nó trong cửa sổ Properties.
4.2. Cấu hình Profinet IO
S7-1200 thường đóng vai trò là Profinet IO Controller.
Để cấu hình, trước hết hãy chuyển sang Network view trong Device configuration. Từ Hardware catalog, tìm đến thiết bị IO Device bạn muốn kết nối và kéo thả thiết bị đó vào Network view. Thiết bị này cũng cần được cấu hình địa chỉ IP riêng, cùng dải mạng với S7-1200 IO Controller nhưng khác địa chỉ.
Sau đó, thực hiện kết nối IO Controller và IO Device bằng cách nhấp vào cổng Profinet của S7-1200 và kéo một đường kết nối đến cổng Profinet của IO Device trong Network view. TIA Portal sẽ tự động thiết lập mối quan hệ. Tiếp theo, bạn cần gán IO Device cho IO Controller. Chọn IO Device, trong cửa sổ Properties của nó, mục “PROFINET interface”, “Operating mode”, đảm bảo “IO device” được chọn, và trong phần “Assigned IO controller”, chọn PLC S7-1200 của bạn.
Tiếp tục với việc cấu hình vùng địa chỉ I/O. Trong Device view của S7-1200, bạn sẽ thấy các module I/O của IO Device được ánh xạ vào vùng nhớ I/O của PLC. Các tín hiệu từ IO Device sẽ được truy cập thông qua các địa chỉ %I và %Q tương ứng. Cuối cùng là đặt tên thiết bị Profinet (Device Name). Mỗi thiết bị Profinet phải có một tên duy nhất. Trong TIA Portal, sau khi cấu hình, bạn cần “Assign device name” cho từng IO Device bằng cách nhấp chuột phải vào IO Device và chọn “Assign device name”, đảm bảo các thiết bị được kết nối vật lý và có thể truy cập.
4.3. Cấu hình giao tiếp S7 (PUT/GET)
Giao tiếp S7 được dùng để trao đổi dữ liệu giữa hai PLC S7.
Quá trình bắt đầu bằng việc thiết lập kết nối S7. Trong Network view, đảm bảo cả hai PLC đã được thêm vào dự án và cấu hình địa chỉ IP. Chuyển sang tab “Connections” ở phía dưới, kéo một đường kết nối từ CPU này sang CPU kia hoặc thêm kết nối mới loại “S7 connection”.
PLC đóng vai trò Server (cung cấp dữ liệu hoặc nhận dữ liệu từ Client) cần được cho phép truy cập PUT/GET. Chọn CPU Server, vào Properties, “Protection & Security”, “Connection mechanisms”, và đánh dấu chọn vào ô “Permit access with PUT/GET communication from remote partner (PLC, HMI, OPC,…)”.
Trong chương trình của PLC Client, sử dụng các khối lệnh GET (để đọc dữ liệu từ PLC Server) và PUT (để ghi dữ liệu vào PLC Server). Các tham số quan trọng của khối này bao gồm ID (ID của kết nối S7), ADDR_1 (địa chỉ vùng nhớ trên PLC Server), RD_1 hoặc SD_1 (địa chỉ vùng nhớ trên PLC Client), và REQ (chân kích hoạt).
4.4. Cấu hình Modbus TCP/IP
S7-1200 có thể hoạt động như Modbus TCP Client hoặc Server.
Để S7-1200 làm Modbus TCP Client (Master), bạn sử dụng khối lệnh MB_CLIENT. Kéo khối này vào một khối chương trình và tạo một Instance DB. Cấu hình các tham số cho MB_CLIENT bao gồm REQ (kích hoạt), DISCONNECT (ngắt kết nối), MB_MODE (chế độ đọc/ghi), MB_DATA_ADDR (địa chỉ thanh ghi Modbus trên Server), MB_DATA_LEN (số lượng thanh ghi/bit), MB_DATA_PTR (con trỏ đến vùng nhớ Data Block trong S7-1200), và CONNECT (con trỏ đến cấu trúc TCON_IP_v4 để định nghĩa thông số kết nối như Interface ID, Connection ID, IP address và Port của Server).
Để S7-1200 làm Modbus TCP Server (Slave), bạn sử dụng khối lệnh MB_SERVER. Kéo khối này vào một khối chương trình và tạo Instance DB. Cấu hình các tham số cho MB_SERVER bao gồm DISCONNECT (ngắt kết nối), MB_HOLD_REG (con trỏ đến vùng nhớ Data Block trong S7-1200 sẽ được ánh xạ thành Holding Register), và CONNECT (con trỏ đến cấu trúc TCON_IP_v4 tương tự như MB_CLIENT, nhưng ActiveEstablished sẽ là FALSE và LocalPort phải là 502).
4.5. Cấu hình Modbus RTU (qua CM/CB)
Cấu hình này yêu cầu module truyền thông nối tiếp (CM/CB).
Đầu tiên, cấu hình module truyền thông nối tiếp trong Device configuration. Chọn module CM/CB đã thêm, trong Properties, mục “Port configuration”, thiết lập các thông số như Baud rate, Parity, Data bits, Stop bits. Ghi nhớ “Hardware identifier” của cổng.
Sử dụng khối lệnh MB_COMM_LOAD để khởi tạo và cấu hình cổng truyền thông cho Modbus, gọi một lần khi khởi động. Các tham số gồm REQ (kích hoạt), PORT (Hardware identifier của cổng), BAUD (tốc độ baud), PARITY (chẵn lẻ), và MB_DB (con trỏ đến Instance DB của khối MB_MASTER hoặc MB_SLAVE).
Khi S7-1200 làm Modbus RTU Master, sử dụng khối lệnh MB_MASTER. Tạo Instance DB. Các tham số bao gồm REQ (kích hoạt), MB_ADDR (địa chỉ Slave ID), MODE (chế độ đọc/ghi), DATA_ADDR (địa chỉ thanh ghi Modbus trên Slave), DATA_LEN (số lượng), và DATA_PTR (con trỏ đến vùng nhớ DB trong S7-1200).
Khi S7-1200 làm Modbus RTU Slave, sử dụng khối lệnh MB_SLAVE. Tạo Instance DB. Các tham số gồm MB_ADDR (Slave ID của S7-1200) và MB_HOLD_REG (con trỏ đến vùng nhớ DB trong S7-1200 làm Holding Register).
4.6. Cấu hình OPC UA Server (cho CPU hỗ trợ)
Để kích hoạt OPC UA Server thì trong Device configuration của CPU S7-1200 (FW >= 4.4), vào Properties, “OPC UA”, “Server”, và đánh dấu chọn “Activate OPC UA server”. Cấu hình “Server port” và thiết lập “Security policies”, “User authentication” nếu cần.
Tiếp theo, định nghĩa dữ liệu cho OPC UA trong mục “Server interfaces” bằng cách thêm các Data Block hoặc Tag table mà bạn muốn OPC UA Client có thể truy cập. Lưu ý rằng các DB được tạo với thuộc tính “Optimized block access” bị bỏ chọn sẽ dễ dàng truy cập hơn. Sau khi tải cấu hình xuống PLC, OPC UA Client có thể kết nối và duyệt các tag.
4.7. Kết nối với HMI
Kết nối S7-1200 với HMI thường rất đơn giản.
Thêm HMI vào dự án tương tự như thêm PLC. Để thiết lập kết nối, trong Network view, kéo một đường kết nối từ PLC S7-1200 đến HMI, hoặc vào mục “Connections” trong editor của HMI, tạo một kết nối mới, chọn “SIMATIC S7-1200” làm communication driver.
Trong HMI, khi tạo các đối tượng hiển thị hoặc điều khiển, bạn sẽ liên kết chúng với các biến (tag) trong PLC S7-1200. TIA Portal cho phép duyệt trực tiếp tag của PLC.
5. Thanh Thiên Phú cung cấp các thiết bị truyền thông cho PLC S7-1200
Bài viết này từ thanhthienphu.vn hy vọng đã cung cấp kiến thức tổng quan và chuyên sâu, giúp các kỹ sư, kỹ thuật viên và doanh nghiệp tự tin ứng dụng S7-1200, tối ưu hóa hiệu suất và chi phí. Đầu tư vào hệ thống truyền thông mạnh mẽ là bước đi chiến lược để nâng cao năng lực cạnh tranh.
Khi đã hiểu rõ về tiềm năng của truyền thông PLC S7-1200, việc tìm một nhà cung cấp uy tín là bước tiếp theo. Thanhthienphu.vn tự hào là đối tác đáng tin cậy, mang đến giải pháp toàn diện cho nhu cầu thiết bị tự động hóa Siemens, đặc biệt là PLC S7-1200 và các module truyền thông.
Thanh Thiên Phú là Đại lý Siemens tại Việt Nam, chúng tôi cam kết cung cấp sản phẩm chính hãng Siemens, chất lượng đảm bảo với đầy đủ CO/CQ, cùng mức giá cạnh tranh và nhiều ưu đãi. Đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm của Thanhthienphu.vn sẵn sàng tư vấn kỹ thuật chuyên sâu, giúp bạn lựa chọn cấu hình tối ưu và hỗ trợ nhanh chóng trong suốt quá trình triển khai. Liên hệ ngay với Thanh Thiên Phú qua:
- Hotline: 08.12.77.88.99
- Website: thanhthienphu.vn
- Địa chỉ: 20 đường 29, Khu phố 2, Phường Cát Lái, Thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
