Tất cả các dòng PLC S7-1200 đều được tích hợp chuẩn truyền thông Profinet giúp mang lại những lợi ích thiết thực trong việc xây dựng các hệ thống tự động hóa công nghiệp, góp phần giúp tăng hiệu quả vận hành, giảm thiểu chi phí và tăng cường năng lực sản xuất. Hãy cùng Thanh Thiên Phú tìm hiểu chi tiết về cấu hình và các ứng dụng của mạng truyền thông Profinet S7-1200 nhằm tối ưu hóa hệ thống điều khiển của bạn.
1. Truyền thông Profinet là gì?
Profinet là viết tắt của Process Field Network và là một tiêu chuẩn truyền thông công nghiệp mở dựa trên nền tảng Ethernet TCP/IP, được phát triển và quản lý bởi tổ chức PROFIBUS & PROFINET International (PI). Ra đời từ đầu những năm 2000, Profinet nhanh chóng khẳng định vị thế của mình nhờ vào khả năng tận dụng những ưu điểm vượt trội của công nghệ Ethernet tiêu chuẩn, đồng thời bổ sung các cơ chế chuyên biệt để đáp ứng yêu cầu về thời gian thực và độ tin cậy trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
1.1. Đặc điểm cốt lõi của Profinet
Trước hết, Profinet xây dựng trên nền tảng Ethernet, sử dụng các thành phần Ethernet tiêu chuẩn như cáp, đầu nối, switch, giúp giảm chi phí phần cứng và dễ dàng tích hợp vào hạ tầng mạng IT hiện có của doanh nghiệp. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng một hệ thống truyền thông đồng nhất từ cấp quản lý đến cấp trường.
Bên cạnh đó, Profinet cung cấp tốc độ cao, với khả năng truyền dẫn từ 100 Mbps đến Gigabit Ethernet, đáp ứng nhu cầu băng thông lớn cho các ứng dụng phức tạp, bao gồm truyền dữ liệu điều khiển, giám sát, hình ảnh và cả các tác vụ an toàn.
Một trong những điểm mạnh nhất của Profinet là khả năng thời gian thực. Nó cung cấp các cơ chế truyền thông thời gian thực (Real-Time, RT) và thời gian thực đồng bộ (Isochronous Real-Time, IRT) cho phép đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về thời gian đáp ứng của các ứng dụng điều khiển chuyển động, robot và các quy trình sản xuất tốc độ cao.
Cuối cùng, tính mở và tương thích cũng là một yếu tố quan trọng; là một tiêu chuẩn mở, Profinet cho phép các thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau có thể giao tiếp và hoạt động trơn tru trong cùng một mạng, mang lại sự linh hoạt tối đa cho người dùng khi lựa chọn thiết bị.
Sự phát triển của Profinet được dẫn dắt bởi PI, một cộng đồng toàn cầu gồm các nhà sản xuất, nhà phát triển, nhà cung cấp giải pháp và người dùng cuối. Điều này đảm bảo rằng tiêu chuẩn Profinet luôn được cập nhật, cải tiến và đáp ứng những nhu cầu mới nhất của ngành tự động hóa.
1.2. Các loại Profinet
Profinet được thiết kế với kiến trúc linh hoạt, bao gồm các thành phần và cơ chế khác nhau để phục vụ đa dạng các loại hình ứng dụng. Về cơ bản, chúng ta có thể phân loại Profinet dựa trên vai trò của thiết bị và các lớp thời gian thực.
Trong hệ sinh thái Profinet IO có ba vai trò chính của thiết bị mà người dùng cần nắm rõ. Đầu tiên là IO Controller, đây là thiết bị chủ trong mạng Profinet IO, thường là một PLC (ví dụ như Siemens S7-1200, S7-1500, S7-300/400 với module Profinet), PC công nghiệp hoặc một bộ điều khiển chuyên dụng.
IO Controller chịu trách nhiệm quản lý mạng, cấu hình các IO Device, trao đổi dữ liệu I/O theo chu kỳ và xử lý các tác vụ điều khiển logic, đồng thời khởi tạo các kết nối truyền thông và gửi dữ liệu đầu ra đến các IO Device, cũng như nhận dữ liệu đầu vào từ chúng.
Tiếp theo là IO Device, đây là các thiết bị chấp hành hoặc thu thập dữ liệu được phân tán trong nhà máy, ví dụ như các module I/O từ xa (ET200SP, ET200MP), biến tần (Sinamics G120, V20), van điều khiển, cảm biến thông minh, thiết bị HMI (Human Machine Interface), robot công nghiệp, hay thậm chí là các PLC khác hoạt động ở chế độ I-Device. Mỗi IO Device sẽ giao tiếp trực tiếp với một IO Controller.
Cuối cùng là IO Supervisor, đây là một thiết bị, thường là máy tính kỹ thuật (PG/PC) chạy phần mềm cấu hình và chẩn đoán (như TIA Portal của Siemens), được sử dụng để cấu hình, tham số hóa, giám sát và chẩn đoán các thiết bị trong mạng Profinet. IO Supervisor không tham gia vào quá trình trao đổi dữ liệu I/O theo chu kỳ nhưng đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập và bảo trì hệ thống.
Ngoài ra, Profinet còn có một khái niệm là Profinet CBA (Component Based Automation), tập trung vào việc truyền thông giữa các bộ điều khiển với nhau theo mô hình module hóa, hướng đối tượng. Tuy nhiên, trong các ứng dụng với S7-1200, Profinet IO là hình thức được sử dụng phổ biến nhất và là trọng tâm của bài viết này.
Về các lớp thời gian thực, Profinet cung cấp nhiều cấp độ khác nhau để đáp ứng yêu cầu đa dạng. Profinet NRT (Non Real-Time) sử dụng TCP/IP hoặc UDP/IP tiêu chuẩn cho các tác vụ không yêu cầu thời gian thực nghiêm ngặt như cấu hình, chẩn đoán, truyền file, với thời gian đáp ứng thường trên 100ms.
Profinet RT (Real-Time) là kênh truyền thông được tối ưu hóa, bỏ qua một số lớp của chồng giao thức TCP/IP để tăng tốc độ xử lý gói tin; dữ liệu RT được ưu tiên trong mạng, và thời gian chu kỳ thường từ 1ms đến vài chục ms, phù hợp cho hầu hết các ứng dụng tự động hóa nhà máy và điều khiển quá trình. PLC S7-1200 hỗ trợ mạnh mẽ Profinet RT.
Cấp độ cao nhất là Profinet IRT (Isochronous Real-Time), cung cấp khả năng đồng bộ hóa thời gian cực kỳ chính xác (jitter < 1µs) giữa các thiết bị. IRT sử dụng cơ chế lập lịch dựa trên phần cứng và băng thông được đặt trước, đảm bảo tính tất định tuyệt đối, thường được yêu cầu trong các ứng dụng điều khiển chuyển động đa trục phức tạp, robot tốc độ cao. Một số dòng CPU S7-1200 mới hơn hoặc các dòng cao cấp hơn như S7-1500 hỗ trợ đầy đủ IRT.
1.3. Ưu điểm của truyền thông Profinet
Sự phổ biến rộng rãi của Profinet không phải là ngẫu nhiên, mà xuất phát từ hàng loạt lợi ích thiết thực mà nó mang lại cho các kỹ sư, nhà quản lý và doanh nghiệp trong ngành công nghiệp. Trước hết, tốc độ và hiệu suất cao là một điểm nhấn không thể bỏ qua; với chu kỳ quét có thể xuống tới 31.25 µs (đối với IRT) và khả năng truyền lượng lớn dữ liệu, Profinet đáp ứng hoàn hảo các yêu cầu về hiệu năng của những ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất. Ngay cả với Profinet RT, thời gian chu kỳ vài mili giây cũng đã là một cải tiến vượt bậc so với các mạng fieldbus truyền thống. Bên cạnh đó, tính linh hoạt và khả năng mở rộng của Profinet cũng rất ấn tượng; nó hỗ trợ nhiều cấu trúc topology mạng khác nhau như line, star, tree, ring (với Media Redundancy Protocol – MRP), giúp dễ dàng thiết kế và mở rộng hệ thống theo nhu cầu thực tế, và việc thêm hoặc bớt thiết bị cũng trở nên đơn giản hơn nhiều.
Một ưu điểm quan trọng khác là khả năng tích hợp dễ dàng với hệ thống IT. Do dựa trên nền tảng Ethernet tiêu chuẩn, Profinet có thể chia sẻ cùng một cơ sở hạ tầng mạng với hệ thống IT của doanh nghiệp (với các biện pháp phân tách và bảo mật phù hợp), tạo điều kiện cho việc thu thập dữ liệu sản xuất và tích hợp với các hệ thống quản lý cấp cao hơn như MES, ERP một cách liền mạch, hướng tới nhà máy thông minh và IIoT. Profinet còn cung cấp khả năng chẩn đoán mạnh mẽ, từ cấp độ vật lý đến cấp độ logic. Các công cụ trong TIA Portal cho phép kỹ sư nhanh chóng xác định và khắc phục sự cố giúp giảm thiểu thời gian dừng máy.
Không chỉ dừng lại ở đó, Profinet còn hỗ trợ an toàn chức năng (PROFIsafe), một profile ứng dụng cho phép truyền dữ liệu an toàn trên cùng một cáp mạng với dữ liệu điều khiển tiêu chuẩn, giúp đơn giản hóa kiến trúc hệ thống an toàn và giảm chi phí dây dẫn. Việc này cũng góp phần giảm chi phí dây dẫn và lắp đặt chung, vì sử dụng một đường cáp Ethernet duy nhất để kết nối nhiều thiết bị giúp tiết kiệm đáng kể chi phí cáp, công lắp đặt và không gian tủ điện. Tính khả dụng cao cũng là một thế mạnh, với các cơ chế dự phòng như MRP đảm bảo tính liên tục của truyền thông ngay cả khi có sự cố. Cuối cùng, Profinet cũng hỗ trợ không dây qua Industrial Wireless LAN (IWLAN), mang lại sự linh hoạt cho các ứng dụng di động hoặc những khu vực khó đi dây. Tất cả những ưu điểm này làm cho Profinet trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho bất kỳ ai đang tìm kiếm một giải pháp truyền thông công nghiệp hiệu quả, đáng tin cậy và sẵn sàng cho tương lai.
2. Danh sách CPU S7-1200 có sẵn PROFINET
Tất cả các CPU thuộc dòng SIMATIC S7-1200 của Siemens đều tích hợp ít nhất một cổng Profinet và đây cũng chính là giao thức truyền thông PLC S7-1200 chủ đạo. Nó cho phép chúng đảm nhiệm vai trò Profinet IO Controller hoặc I-Device thông minh, mang lại khả năng kết nối đa dạng.
Thanh Thiên Phú sẽ tổng hợp các loại PLC S7-1200 phổ biến có sẵn Profinet, trong đó các dòng CPU S7-1200 DC/DC/DC thường được ưa chuộng hơn. Cụ thể:
| CPU | Mã sản phẩm | Cổng Profinet | I/O |
| CPU 1211C DC/DC/DC | 6ES7211-1AE40-0XB0 | 1 | Tích hợp 6 DI / 4 DQ (DC) / 2 AI. |
| CPU 1211C AC/DC/Relay | 6ES7211-1BE40-0XB0 | 1 | Tích hợp 6 DI / 4 DQ (Relay) / 2 AI. |
| CPU 1211C DC/DC/Relay | 6ES7211-1HE40-0XB0 | 1 | Tích hợp 6 DI / 4 DQ (Relay) / 2 AI. |
| CPU 1212C DC/DC/DC | 6ES7212-1AE40-0XB0 | 1 | Tích hợp 8 DI / 6 DQ (DC) / 2 AI. |
| CPU 1212C AC/DC/Relay | 6ES7212-1BE40-0XB0 | 1 | Tích hợp 8 DI / 6 DQ (Relay) / 2 AI. |
| CPU 1212C DC/DC/Relay | 6ES7212-1HE40-0XB0 | 1 | Tích hợp 8 DI / 6 DQ (Relay) / 2 AI. |
| CPU 1214C DC/DC/DC | 6ES7214-1AG40-0XB0 | 1 | Tích hợp 14 DI / 10 DQ (DC) / 2 AI. |
| CPU 1214C AC/DC/Relay | 6ES7214-1BG40-0XB0 | 1 | Tích hợp 14 DI / 10 DQ (Relay) / 2 AI. |
| CPU 1214C DC/DC/Relay | 6ES7214-1HG40-0XB0 | 1 | Tích hợp 14 DI / 10 DQ (Relay) / 2 AI. |
| CPU 1215C DC/DC/DC | 6ES7215-1AG40-0XB0 | 2 | Tích hợp 14 DI / 10 DQ (DC) / 2 AI / 2 AQ. |
| CPU 1215C AC/DC/Relay | 6ES7215-1BG40-0XB0 | 2 | Tích hợp 14 DI / 10 DQ (Relay) / 2 AI / 2 AQ. |
| CPU 1215C DC/DC/Relay | 6ES7215-1HG40-0XB0 | 2 | Tích hợp 14 DI / 10 DQ (Relay) / 2 AI / 2 AQ. |
| CPU 1217C DC/DC/DC | 6ES7217-1AG40-0XB0 | 2 | Tích hợp 14 DI / 10 DQ (DC) / 2 AI / 2 AQ. |
| CPU 1212FC DC/DC/DC | 6ES7212-1AF40-0XB0 | 1 | Tích hợp 8 F-DI / 6 F-DQ (cần PM). |
| CPU 1214FC DC/DC/DC | 6ES7214-1AF40-0XB0 | 1 | Tích hợp 14 F-DI / 10 F-DQ (cần PM). |
| CPU 1215FC DC/DC/DC | 6ES7215-1AF40-0XB0 | 2 | Tích hợp 14 F-DI / 10 F-DQ (cần PM). |
3. Hướng dẫn chi tiết thiết lập truyền thông Profinet S7-1200 với thiết bị ngoại vi
Việc làm chủ kỹ năng cấu hình và thiết lập truyền thông Profinet trên PLC S7-1200 là một bước ngoặt quan trọng đối với bất kỳ kỹ sư điện hay kỹ thuật viên tự động hóa nào. Nó không chỉ mở ra cánh cửa đến vô vàn ứng dụng mạnh mẽ mà còn là nền tảng để tối ưu hóa và hiện đại hóa các hệ thống sản xuất.
3.1. Chuẩn bị cần thiết trước khi cấu hình
Trước khi đắm mình vào thế giới cấu hình Profinet trên PLC S7-1200 trong TIA Portal thì một sự chuẩn bị kỹ lưỡng sẽ là chìa khóa đảm bảo quá trình diễn ra suôn sẻ và hiệu quả. Đây là bước nền tảng, thường bị bỏ qua nhưng lại có ảnh hưởng lớn đến thành công của toàn bộ dự án. Yếu tố đầu tiên và quan trọng nhất chính là phần cứng. Bạn cần đảm bảo có ít nhất một CPU S7-1200 với cổng Profinet tích hợp, được cấp nguồn đúng cách và ở trạng thái hoạt động tốt. Các thiết bị Profinet IO Device mà bạn dự định kết nối, ví dụ như module I/O từ xa ET200SP, biến tần Sinamics, màn hình HMI Comfort Panel, hay các cảm biến thông minh, cũng cần được chuẩn bị sẵn sàng, kiểm tra nguồn cấp và tình trạng hoạt động của chúng.
Tiếp theo, cáp mạng Ethernet công nghiệp là một thành phần không thể thiếu. Profinet yêu cầu sử dụng cáp Ethernet chất lượng tốt, thường là loại Cat5e trở lên, có vỏ bọc chống nhiễu (shielded) để đảm bảo tín hiệu ổn định trong môi trường công nghiệp. Độ dài cáp cũng cần được tính toán phù hợp và các đầu nối RJ45 phải được bấm đúng chuẩn, chắc chắn. Nếu hệ thống có nhiều hơn hai thiết bị Profinet, bạn sẽ cần một Profinet switch hoặc switch Ethernet công nghiệp chuyên dụng, vì không phải tất cả các switch Ethernet thông thường đều phù hợp, đặc biệt với các ứng dụng yêu cầu thời gian thực RT hoặc IRT.
Một yếu tố khác là phần mềm lập trình PLC S7-1200 (TIA Portal) phải được cài đặt trên máy tính kỹ thuật (PG/PC) của bạn, với phiên bản tương thích với firmware của CPU S7-1200 và các IO Device. Việc cập nhật TIA Portal lên phiên bản mới nhất thường mang lại nhiều lợi ích. Đặc biệt quan trọng là file GSD (General Station Description) của các IO Device, chứa thông tin mô tả thiết bị và cần được cài đặt vào TIA Portal trước khi cấu hình. Bạn có thể download GSD file cho S7-1200 Profinet hoặc cho các thiết bị ngoại vi từ trang web của Siemens hoặc nhà sản xuất tương ứng.
Cuối cùng, một kế hoạch địa chỉ IP và tên thiết bị rõ ràng là rất cần thiết. Mỗi thiết bị trên mạng Profinet cần có một địa chỉ IP duy nhất và một tên thiết bị (Device Name) duy nhất. Việc đặt tên và địa chỉ IP một cách có hệ thống sẽ giúp việc quản lý và chẩn đoán mạng sau này trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. Hãy lập một danh sách các thiết bị, địa chỉ IP dự kiến và tên thiết bị tương ứng trước khi bắt đầu cấu hình. Sự chuẩn bị chu đáo này sẽ giúp bạn tránh được những rắc rối không đáng có và tiết kiệm thời gian trong quá trình triển khai, đồng thời tạo nền tảng vững chắc cho một hệ thống mạng truyền thông Profinet S7-1200 ổn định.
3.2. Các bước cấu hình S7-1200 làm Profinet IO Controller trong TIA Portal
Sau khi đã hoàn tất các bước chuẩn bị, chúng ta sẽ bắt tay vào việc cấu hình PLC S7-1200 làm Profinet IO Controller, trái tim của hệ thống truyền thông. Quá trình này được thực hiện hoàn toàn trong môi trường TIA Portal của Siemens, một công cụ mạnh mẽ và trực quan.
Bước 1: Khởi động TIA Portal, chọn ‘Create new project’, đặt tên cho dự án, ví dụ ‘DuAn_Profinet_S71200’, và chọn đường dẫn lưu trữ. Sau khi dự án được tạo, trong ‘Project view’, nhấp đúp vào ‘Add new device’. Trong cửa sổ ‘Add new device’, điều hướng đến ‘Controllers’, sau đó ‘SIMATIC S7-1200’, chọn chính xác mã CPU S7-1200 mà bạn đang sử dụng cùng phiên bản firmware tương ứng, rồi nhấn ‘OK’. TIA Portal sẽ tự động thêm CPU vào dự án và mở ra giao diện cấu hình phần cứng (Device configuration).
Bước 2: Trong cửa sổ ‘Device configuration’, nhấp vào CPU, sau đó ở cửa sổ ‘Properties’ phía dưới, chọn tab ‘General’. Tìm đến mục ‘PROFINET interface [X1]’ hoặc tên tương tự, rồi nhấp vào ‘Ethernet addresses’. Tại đây, bạn cần thiết lập địa chỉ IP và Subnet mask cho cổng Profinet của S7-1200, ví dụ, IP address là 192.168.0.1 và Subnet mask là 255.255.255.0, đảm bảo địa chỉ IP này là duy nhất và phù hợp với kế hoạch đã chuẩn bị. Một yếu tố quan trọng khác là ‘PROFINET device name’, đây là tên mà S7-1200 sẽ được nhận diện trên mạng Profinet. TIA Portal thường tự động gán một tên mặc định, nhưng bạn nên đổi thành một tên có ý nghĩa hơn, ví dụ ‘S71200_MainController’, tuân theo quy tắc đặt tên của Profinet.
Bước 3: Ở phía bên phải của giao diện TIA Portal, bạn sẽ thấy ‘Hardware catalog’. Điều hướng đến các thiết bị Profinet IO mà bạn muốn sử dụng, ví dụ, nếu bạn muốn thêm một module I/O từ xa ET200SP, bạn sẽ tìm trong ‘Distributed I/O’, ‘ET 200SP’, ‘Interface modules’, ‘PROFINET’. Chọn module đầu ET200SP phù hợp và kéo thả nó vào khu vực ‘Network view’ hoặc ‘Device view’. Sau khi kéo thả, TIA Portal sẽ yêu cầu bạn gán IO Device này cho một IO Controller. Một đường màu xanh lá cây sẽ xuất hiện, bạn chỉ cần nhấp vào cổng Profinet của S7-1200 để tạo kết nối.
Bước 4: Tương tự như S7-1200, mỗi IO Device cũng cần có một địa chỉ IP và một tên thiết bị Profinet duy nhất. Nhấp vào IO Device vừa thêm vào, trong cửa sổ ‘Properties’ của nó, chọn tab ‘General’, ‘PROFINET interface [X1]’, ‘Ethernet addresses’. Đặt địa chỉ IP và Subnet mask cho IO Device, ví dụ IP 192.168.0.2, Subnet mask 255.255.255.0, đảm bảo cùng dải mạng với S7-1200 nhưng khác địa chỉ. Quan trọng hơn là ‘PROFINET device name’; bạn phải đặt một tên duy nhất cho thiết bị này, ví dụ ‘ET200SP_Zone1’, tên này sẽ được S7-1200 sử dụng để nhận diện và giao tiếp với IO Device.
Bước 5: Đối với các IO Device dạng module như ET200SP, bạn cần thêm các module I/O cụ thể (DI, DQ, AI, AQ) vào các slot tương ứng. Trong ‘Device view’ của ET200SP, bạn sẽ thấy các slot trống. Từ ‘Hardware catalog’, tìm đến các module I/O tương ứng và kéo thả chúng vào các slot trên ET200SP. TIA Portal sẽ tự động gán địa chỉ I/O cho các module này, bạn có thể xem và thay đổi địa chỉ I/O trong tab ‘I/O addresses’ của từng module.
Bước 6: Trong thuộc tính của IO Device, dưới mục ‘PROFINET interface’, bạn sẽ tìm thấy ‘Advanced options’, ‘Real time settings’. Tại đây, bạn có thể điều chỉnh ‘Update time’, là khoảng thời gian mà IO Controller sẽ trao đổi dữ liệu I/O với IO Device này. Tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng, bạn có thể điều chỉnh giá trị này; giá trị thấp hơn đồng nghĩa với việc cập nhật dữ liệu nhanh hơn nhưng cũng tạo ra tải mạng lớn hơn.
Bước 7: Sau khi hoàn tất các bước cấu hình, bạn cần biên dịch toàn bộ dự án. Nhấp chuột phải vào tên PLC trong ‘Project tree’ và chọn ‘Compile’, ‘Hardware and Software (only changes)’. Nếu không có lỗi, bạn có thể tiến hành tải cấu hình xuống PLC bằng cách nhấp chuột phải vào tên PLC và chọn ‘Download to device’, ‘Hardware and software’. TIA Portal sẽ tìm kiếm các thiết bị, bạn chọn đúng PLC và nhấn ‘Load’. Sau khi tải cấu hình xuống PLC, bạn cũng cần tải cấu hình, cụ thể là tên thiết bị, xuống các IO Device. Trong ‘Online & diagnostics’ của PLC, vào mục ‘Functions’, ‘Assign PROFINET device name’. TIA Portal sẽ quét mạng và hiển thị danh sách các IO Device, bạn có thể chọn từng IO Device và nhấn ‘Assign name’.
Bước 8: Sau khi tải xong, hãy kiểm tra trạng thái truyền thông. Trên PLC S7-1200, đèn LED ‘BF’ (Bus Fault) của cổng Profinet nên tắt. Nếu đèn ‘BF’ nháy đỏ, có nghĩa là có lỗi truyền thông. Trong TIA Portal, bạn có thể vào ‘Online & diagnostics’ của S7-1200 để xem thông tin chi tiết về lỗi. Các IO Device cũng thường có đèn LED chỉ thị trạng thái kết nối Profinet.
3.3. Kết nối và cấu hình các thiết bị Profinet IO phổ biến
Một hệ thống Profinet S7-1200 thường gồm nhiều loại IO Device khác nhau, mỗi loại có những đặc thù riêng trong quá trình cấu hình. Dưới đây, Thanh Thiên Phú sẽ hướng dẫn cụ thể hơn về việc kết nối và cấu hình một số thiết bị Profinet IO phổ biến giúp bạn có cái nhìn thực tế và dễ dàng áp dụng.
Kết nối S7-1200 và ET200SP là một lựa chọn tuyệt vời để mở rộng I/O, quy trình bắt đầu bằng việc kết nối phần cứng: module đầu IM 155-6PN ST của ET200SP được nối vào mạng Profinet, các module I/O cần thiết được gắn vào base unit, và nguồn 24VDC được cấp cho ET200SP. Tiếp theo, cần đảm bảo GSD file cho ET200SP đã được cài đặt trong TIA Portal. Sau đó, trong TIA Portal, kéo thả module IM 155-6PN ST từ Hardware Catalog vào Network view và gán nó cho S7-1200 IO Controller. Kế đến, cấu hình tên Profinet, ví dụ ‘et200sp-station1’, và địa chỉ IP duy nhất, ví dụ 192.168.0.10, cho ET200SP. Trong Device view của ET200SP, kéo thả các module I/O vào các slot tương ứng, TIA Portal sẽ tự động gán địa chỉ I/O. Cuối cùng, biên dịch cấu hình phần cứng, tải xuống S7-1200, và gán tên Profinet cho thiết bị ET200SP vật lý.
Đối với biến tần Siemens Sinamics G120, thường dùng để điều khiển tốc độ động cơ, việc kết nối phần cứng bao gồm nối cổng Profinet của Control Unit trên G120 vào mạng Profinet và đấu nối động cơ, nguồn cấp theo hướng dẫn. Cần tải file GSDML mới nhất cho G120 và cài đặt vào TIA Portal. Trong TIA Portal, kéo thả module Control Unit của G120 từ Hardware Catalog vào Network view và gán cho S7-1200. Cấu hình tên Profinet, ví dụ ‘g120-drive-conveyor’, và địa chỉ IP duy nhất, ví dụ 192.168.0.20 cho biến tần. Một bước quan trọng là chọn Telegram phù hợp trong thuộc tính của G120, mục ‘PROFINET interface’, ‘Cyclic data exchange’, ví dụ Standard Telegram 1 (PZD-2/2) hoặc Siemens Telegram 352, để định nghĩa cấu trúc dữ liệu trao đổi. Lựa chọn này sẽ quyết định các địa chỉ I/O mà biến tần sử dụng trên S7-1200. Ngoài ra, bạn cũng cần thực hiện các cài đặt cơ bản để có thể điều khiển biến tần bằng PLC S7-1200. Cuối cùng, biên dịch, tải cấu hình và gán tên Profinet cho biến tần.
Khi kết nối màn hình HMI, ví dụ Siemens Comfort Panel với S7-1200 qua Profinet, phần cứng bao gồm việc kết nối cổng Ethernet của HMI vào mạng Profinet. Trong TIA Portal, thêm một thiết bị HMI mới vào dự án, chọn đúng dòng và model. Trong phần cấu hình của HMI, tạo một kết nối mới đến PLC S7-1200, chọn giao thức ‘SIMATIC S7-1200, S7-1500’.
Cấu hình địa chỉ IP cho HMI, ví dụ 192.168.0.30, cùng dải mạng với S7-1200 nhưng khác địa chỉ. Sau đó, thiết kế các màn hình giao diện trên HMI, tạo các Tag liên kết với các biến trong chương trình PLC S7-1200. Cuối cùng, biên dịch dự án HMI và tải xuống thiết bị HMI vật lý.
Một số lưu ý chung khi kết nối các thiết bị Profinet bao gồm việc luôn sử dụng GSD/GSDML file mới nhất để đảm bảo tính tương thích. Cần kiểm tra kỹ lưỡng dây nối và nguồn cấp vì nhiều lỗi truyền thông xuất phát từ các vấn đề vật lý đơn giản. Phải đảm bảo địa chỉ IP và Tên thiết bị là duy nhất trong mạng để tránh xung đột. Việc theo dõi chẩn đoán bằng các công cụ trong TIA Portal và trên thiết bị là rất quan trọng để xác định lỗi. Cuối cùng, luôn tham khảo tài liệu PLC S7-1200 và hướng dẫn của nhà sản xuất thiết bị để biết thông tin cấu hình chi tiết.
3.4. Cấu hình S7-1200 làm Profinet I-Device thông minh
Ngoài vai trò là một Profinet IO Controller mạnh mẽ, PLC S7-1200 còn có khả năng hoạt động như một Profinet I-Device (Intelligent Device) thông minh. Chức năng này cho phép một CPU S7-1200 trở thành một thiết bị cấp dưới, cung cấp dữ liệu cho một IO Controller khác, có thể là một S7-1500, một S7-1200 khác, hoặc thậm chí là một PLC của hãng khác hỗ trợ Profinet IO Controller. Đây là một giải pháp tuyệt vời cho việc xây dựng các kiến trúc điều khiển phân tán, module hóa các chức năng máy, hoặc tích hợp các hệ thống con một cách dễ dàng. Việc sử dụng S7-1200 làm I-Device mang lại lợi ích đáng kể trong nhiều tình huống, ví dụ như trong một dây chuyền sản xuất lớn, mỗi cụm máy có thể được điều khiển bởi một S7-1200 riêng biệt, xử lý logic cục bộ và thu thập dữ liệu, sau đó cung cấp dữ liệu và nhận lệnh từ một PLC điều khiển trung tâm. Điều này giúp giảm tải cho PLC trung tâm, tăng tính module hóa, và dễ dàng hơn trong việc bảo trì.
Để cấu hình S7-1200 làm I-Device, giả sử chúng ta có CPU_A làm IO Controller và CPU_B làm I-Device. Trên CPU_B (I-Device), bước đầu tiên là kích hoạt chức năng I-Device trong ‘Device configuration’, mục ‘Operating mode’ của cổng Profinet. Tiếp theo, trong mục ‘Transfer areas’, bạn cần định nghĩa các vùng nhớ trao đổi dữ liệu, chỉ định hướng truyền (Input to IO controller hoặc Output from IO controller), địa chỉ bắt đầu trong bộ nhớ CPU_B (ví dụ %IB100, %QB200) và kích thước. Sau đó, đặt tên Profinet (ví dụ ‘s71200-idevice-zoneB’) và địa chỉ IP duy nhất (ví dụ 192.168.0.51) cho CPU_B. Một bước quan trọng là xuất file GSDML cho CPU_B từ mục ‘Export GSD file’ sau khi đã biên dịch phần cứng. Cuối cùng, biên dịch và tải chương trình xuống CPU_B.
Trên CPU_A (IO Controller), bạn cần cài đặt file GSDML của CPU_B vào TIA Portal qua ‘Options’, ‘Manage general station description files (GSD)’. Sau khi cài đặt, CPU_B (I-Device) sẽ xuất hiện trong ‘Hardware catalog’; kéo thả thiết bị này vào ‘Network view’ của dự án CPU_A và kết nối nó với cổng Profinet của CPU_A. Tiếp theo, cấu hình địa chỉ IP và tên Profinet cho I-Device này trong mạng của CPU_A, đảm bảo chúng khớp chính xác với cấu hình trên CPU_B vật lý. TIA Portal sẽ hiển thị các vùng dữ liệu trao đổi đã định nghĩa trong GSDML; bạn cần ánh xạ các địa chỉ I/O tương ứng trong bộ nhớ của CPU_A (ví dụ %IB50, %QB60) cho các vùng dữ liệu này. Sau đó, biên dịch và tải chương trình xuống CPU_A. Cuối cùng, sử dụng chức năng ‘Assign PROFINET device name’ để gán tên Profinet đã cấu hình cho CPU_B vật lý trên mạng.
Sau khi hoàn tất các bước này và cả hai PLC đều hoạt động, CPU_A (IO Controller) sẽ có thể trao đổi dữ liệu với CPU_B (I-Device) thông qua các vùng nhớ đã được ánh xạ, tạo nên một hệ thống truyền thông Profinet S7-1200 mạnh mẽ và linh hoạt. Việc hiểu và áp dụng thành công chức năng I-Device sẽ mở ra nhiều khả năng thiết kế hệ thống tự động hóa tiên tiến hơn.
4. Thanh Thiên Phú cung cấp giải pháp truyền thông Profinet S7-1200
Khi lựa chọn giải pháp truyền thông Profinet S7-1200 thì việc hợp tác với một đơn vị cung cấp uy tín và có chuyên môn cao là yếu tố quyết định thành công. Thanh Thiên Phú là Đại lý Siemens tại Việt Nam, mang đến các giải pháp tự động hóa toàn diện và thiết bị Siemens chính hãng, giúp quý kỹ sư và doanh nghiệp tối ưu hóa hệ thống sản xuất. Chúng tôi nổi bật với đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm, am hiểu sâu rộng về Profinet và S7-1200, luôn sẵn sàng tư vấn những giải pháp phù hợp và tiết kiệm chi phí nhất cho từng nhu cầu cụ thể của khách hàng.
Thanh Thiên Phú cam kết cung cấp 100% thiết bị Siemens chất lượng cao, đầy đủ chứng từ CO/CQ, đảm bảo nguồn gốc và độ tin cậy cho hệ thống của bạn. Bên cạnh đó, dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật và hậu mãi chuyên nghiệp, nhanh chóng của chúng tôi luôn sẵn sàng đồng hành cùng quý khách. Với kho hàng đa dạng và luôn sẵn có, chúng tôi đảm bảo khả năng đáp ứng kịp thời các yêu cầu về thiết bị, giúp dự án của bạn diễn ra đúng tiến độ.
Các dịch vụ nổi bật của chúng tôi liên quan đến Profinet S7-1200 gồm tư vấn chọn lựa và cung cấp PLC S7-1200 cùng các thiết bị Profinet khác. Chúng tôi cũng hỗ trợ mạnh mẽ trong việc cấu hình, lập trình PLC S7-1200, xử lý sự cố truyền thông, cũng như thiết kế, triển khai và nâng cấp các hệ thống tự động hóa phức tạp. Ngoài ra, Thanh Thiên Phú còn cung cấp các chương trình đào tạo và chuyển giao công nghệ, giúp đội ngũ của bạn làm chủ hoàn toàn hệ thống.
Đừng ngần ngại, hãy để Thanh Thiên Phú đồng hành cùng bạn khai phá sức mạnh của truyền thông Profinet S7-1200. Chúng tôi cam kết mang đến giải pháp hiệu quả và sự hài lòng tối đa. Liên hệ ngay để được tư vấn thiết bị điện tự động và tối ưu hóa hệ thống của bạn:
- 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
