Tổng Quan Về PLC Siemens

Siemens là một trong những thương hiệu nổi tiếng trong lĩnh vực tự động hóa về sự ổn định và bền bỉ . PLC Siemens là một trong những sản phẩm nổi tiếng của hãng mà bất kể một sinh viên kỹ thuật đến những người đi làm lâu năm đều được nghe rất nhiều về sản phẩm này. Siemens đến nay đã phát triển được 4 dòng sản phần về PLC như sau :

• 1958: Simatic Version G
• 1960 : LoGo
• 1973: Simatic S3
• 1979: Simatic S5
• 1995: Simatic S7

SIMATIC VERSION G – SIMATIC S3

Là hai dòng thiết kế thô sơ nhất số lượng đầu vào đầu ra rất ít công cụ lập trình khó khăn, là nền móng của PLC hãng Siemen nên kích thước lớn, tốc độ xử lý còn chậm ,còn chưa có một số tính năng nâng

cao chỉ có một số tính năng on off cơ bản , khi hỏng hóc thì thay thế linh kiện rất khó

⇒ Do vậy ngày nay trên thị trường hầu như không còn hoặc đã bị thay thế từ các dòng PLC đời cao hơn

DÒNG PLC LOGO

Được ra đời từ rất sớm, tuy nhiên đến thời điểm hiện tại dòng sản phẩm Logo của Siemens vẫn còn được cải tiến và sản xuất. Với những ưu điểm của Logo Siemens mà khó có sản phẩm nào thay thế, nó được các nhà tích hợp sử dụng như một bộ phận điều khiển của các hệ thống vừa và lớn với cấp độ điều khiển đơn giản. Ngoài ra, Logo Siemens cũng được sử dụng như một bộ não, thiết bị điều khiển chính cho các hệ thống điều khiển đơn giản ở các lĩnh vực khác nhau.

Ưu điểm của Logo Siemens

• Đơn giản, gọn nhẹ, chắc chắn, ổn định, bền đẹp. Đáp ứng được hầu hết các yêu cầu về tính năng điều khiển cho các ứng dụng nhỏ và vừa.
• Có 2 dòng Logo chính: tích hợp màn hình hiển thị và không. Dòng Logo Siemens được tích hợp màn hình hiển thị LCD, hiển thị dạng văn bản (phục vụ tính năng lập trình trực tiếp trên thiết bị)
• Phần mềm và ngôn ngữ lập trình đơn giản. Có thể lập trình trực tiếp trên PLC Logo (đối với loại có tích hợp màn hình hiển thị)
• Với những tính năng mà Logo Siemens có thể thực hiện thì đi kèm đó là giá thành vô cùng hợp lý
• Logo Siemens hỗ trợ mở rộng, nâng cấp tính năng thông qua các module mở rộng với đa dạng tính năng. Đến hiện tại có một số dòng Logo Siemens đã được tích hợp Web.
• Lập trình Logo qua phần mềm bằng LOGO! Soft Comfort

DÒNG SIMATIC S5

Dòng Simatic S5 là dòng PLC đời đầu của hãng Siemens được bán với các loại 90U, 95U, 101U, 100U Kiểu khung gầm 105, 110, 115,115U, 135U và 155U. Con số càng cao (ngoại trừ 101U), hệ thống càng phức tạp và đắt tiền hơn. Trong mỗi kiểu thùng máy, một số CPU có sẵn, với tốc độ, bộ nhớ và khả năng khác nhau. Một số hệ thống cung cấp hoạt động dự phòng của CPU để kiểm soát độ tin cậy cực cao, chẳng hạn như được sử dụng trong sản xuất phẩm dược.

Mỗi khung bao gồm một bộ nguồn và một bảng nối đa năng có các khe cắm để bổ sung các bảng tùy chọn khác nhau. Các tùy chọn có sẵn bao gồm truyền thông nối tiếp và Ethernet, thẻ đầu vào và đầu ra kỹ thuật số, bo mạch xử lý tín hiệu tương tự , thẻ bộ đếm, và các mô-đun chức năng và giao diện chuyên biệt khác.

Dòng sản phẩm S5 thường được lập trình bằng một công cụ lập trình phần mềm dựa trên PC được gọi là STEP 5. STEP 5 được sử dụng để lập trình, thử nghiệm và vận hành cũng như để tạo tài liệu về các chương trình cho PLC S5.

Phiên bản STEP 5 ban đầu chạy trên Hệ điều hành CP / M. Các phiên bản sau đó chạy trên MS-DOS và sau đó là các phiên bản Windows thông qua Windows XP. Phiên bản cuối cùng của STEP 5 là phiên bản 7.2 (có thể nâng cấp lên phiên bản 7.23 Hotfix 1 với các bản vá lỗi).

Ngoài STEP 5, Siemens còn cung cấp Logic trạng thái gói lập trình có tên Graph5. Graph5 là một tuần tự ngôn ngữ lập trình nhằm sử dụng trên các máy thường chạy qua một loạt các bước rời rạc. Nó mô phỏng một máy trạng thái trên nền tảng S5.

Một số môi trường lập trình của bên thứ ba đã được phát hành cho S5. STEP 5 được mô phỏng chặt chẽ nhất, một số bổ sung macro và các cải tiến nhỏ khác, những cái khác hoạt động khác hẳn so với STEP 5. Một cho phép các chương trình STEP 5 được biên dịch chéo đến và từ C ngôn ngữ lập trình và căn bản

Do sự phát triển của công nghệ kỹ thuật yêu cầu nhỏ gọn ,ổn định xử linh khối lượng thông tin lớn hớn , vì vậy Simatic S5 ngày càng không đảm bảm được yêu cầu vì vậy Dòng Simatic S7 ra đời để khác phục những điều còn thiết sót ở dòng Simatic S5.

DÒNG SIMATIC S7

Siemens chính thức có mặt tại Việt Nam vào năm 1993, chuyên cung cấp các dịch vụ và sản phẩm công nghệ điện, điện tử. Trong đó, PLC Siemens đã trở thành một dấu ấn trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp Việt Nam. Nổi tiếng với các dòng sản phẩm PLC như: Logo, S7-200, S7-1200, S7-300, S7-1500, S7-400 Series (hiện tại dòng S7-1200 là dòng nâng cao và đang thay thế dòng S7-200).

S7-200 Siemens

Năm 1994: Siemens cho ra đời dòng sản phẩm PLC S7 – 200 đáp ứng cho các hệ thống nhỏ. Siemens xếp S7-200 vào dòng PLC cỡ nhỏ (Micro PLCs). Tuy nhiên nó cung cấp khả năng đủ cho nhiều loại ứng dụng điều khiển khác nhau. PLC S7-200 hỗ trợ đầy dủ các lệnh như logic, bộ đếm, bộ định thời, các phép tính toán học phức tạp và các hàm truyền thông.

PLC S7-200 hỗ trợ nhiều loại module như Digital Input, Digital Output, Analog Input, Analog Output, AS-i (CP243-2), module điều khiển vị trí (EM253), modem (EM241), Ethernet (CP243-1), Ethernet IT (CP243-1 IT), PROFIBUS-DP (EM277).

• Tìm hiểu tổng quan về tín hiệu Analog & Digital

Phần mềm lập trình cho PLC S7-200 là Step7-Micro/Win, phiên bản mới nhất là V4.0, các bản cập nhật là SP9 có thể cài trên Window7. Ngoài ra Siemens còn cung cấp thêm gói AddOn cung cấp thư viện mở rộng như các hàm truyền thông với Modbus,..

Cáp lập trình cho S7-200 sử dụng Micro/Win là cáp PC/PPI USB sử dụng cổng USB, hoặc PC/PPI RS232 sử dụng cổng COM bình thường. Sử dụng cáp này, ta có thể download/upload chương trình, xem online giá trị các biến, trạng thái chương trình đang chạy dưới S7-200. Ngôn ngữ lập trình cho PLC S7-200 là LAD/STL/FBD, thông thường nhất là sử dụng LAD.

Đến thời điểm hiện tại dòng PLC S7-200 đã ngừng sản xuất, tuy nhiên với lịch sử hào hùng của mình thì S7-200 vẫn là cái tên đáng chú ý trong họ PLC.

S7-1200 Siemens

• Năm 2009 hãng Siemens cho ra đời PLC S7-1200 là dòng PLC thay thế S7-200, thuộc dòng PLC nhỏ, được dùng cho máy móc, dây chuyền nhỏ hoặc các hệ thống nhỏ, được trang bị các chức năng đầy đủ như truyền thông, analog, HSC, PWM/PTO,…Tính năng đầy đủ, lập trình đơn giản và giá thành rẻ nên S7-1200 có mức độ phổ biến cao, được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp.
• Về tính năng nó tương đương với S7-200, tuy nhiên nó là một cách tiếp cận hoàn toàn khác. S7-1200 không có cổng PPI như S7-200 mà sử dụng cổng Ethernetcho các chức năng download/upload/monitor. Module Ethernet onboard trong S7-1200 tương dương với module Ethernet hoặc Ethernet IT của S7-200 tùy loại sản phẩm. Cách làm việc với cổng Ethernet của S7-200 hoàn toàn tương đương với các module Ethernet này.
• Phần mềm lập trình cho PLC S7-1200 là TIA, đây là gói phần mềm mới của Siemens hỗ trợ lập trình cho các PLC (S7-1200. S7-300, S7-400), HMI. Tuy nhiên chỉ một số loại sản phẩm được hỗ trợ với phần mềm này. S7-1200 chỉ hỗ trợ ngôn ngữ lập trình LAD, không hỗ trợ STL.

S7-300 Siemens

Ra đời từ năm 1995. PLC S7-300 là dòng PLC cỡ trung, với khả năng tính toán nhanh hơn, quản lý số lượng I/O nhiều hơn nên phù hợp với các ứng dụng vừa và lớn, thường dùng cho dây chuyền, hệ thống vừa và lớn. Giá thành cao hơn nên PLC S7-300 chỉ phù hợp với các ứng dụng lớn có chi phí cao hơn.

PLC S7-300 là một dòng hoàn toàn khác với S7-200. Nó và S7-400 được sử dụng chủ yếu cho các hệ thống SCADA hiện nay. S7-300 hỗ trợ các cấu trúc mạng chuẩn của Siemens gồm Ethernet, Profibus-DP, AS-i, Serial/Modbus, … cho phép người dùng xây dựng các cấu trúc mạng đáp ứng các hệ thống lớn theo nhu cầu đặc biệt là hệ thống phân tán.

Về mặt điều khiển nó cũng hỗ trợ tất cả các lệnh để xử lý các công việc điều khiển như S7-200, tuy nhiên nó xử lý nhanh hơn dòng S7-200.

Phần mềm dùng để cấu hình và lập trình cho S7-300 là Step7 Manager, phiên bản mới nhất là V5.5. Cáp lập trình cho S7-300 thông thường là cáp PCAdapter USB sử dụng giao thức MPI với cổng USB. Ngôn ngữ lập trình cho S7-300 có thể là LAD/STL/FBD/SCL/GRAPH

S7-1500 Siemens

Ngày 15/8/2013, tại Tp.HCM, Siemens Việt Nam đã chính thức ra mắt Bộ điều khiển SIMATIC S7-1500. Phiên bản mới nhất này được xem là đỉnh cao của Tự động hóa, là chìa khóa cho việc tăng năng suất, hiệu quả. PLC S7-1500 có thể hiểu là phiên bản hiện đại hơn của PLC S7-300, với các chức năng mạnh mẽ, CPU tốc độ cao, khả năng mở rộng I/O lớn, hỗ trợ nhiều tính năng về OPC, Web server,… nên PLC S7-1500 có thể là lựa chọn thay thế cho S7-300 trong 1 số trường hợp cần khai thác các thế mạnh của tính năng mới.

S7-400 Siemens

PLC S7-400 được ra đời năm 1995, được xem là trùm cuối của sự mạnh mẽ, với cấu trúc Hot-Standby cho khả năng dự phòng nóng CPU chạy song song, khả năng quản lý số lượng I/O rất lớn, tốc độ tính toán xử lý lệnh cao nên PLC S7-400 phù hợp với các hệ thống DCS điều khiển nhà máy, dây chuyền lớn. Tuy nhiên giá thành của dòng S7-400 cũng rất cao nên việc sử dụng dòng PLC này cũng ít hơn các dòng thấp hơn.

PLC S7-400 là một sự mở rộng của PLC S7-300 với bộ nhớ lớn hơn, số lượng I/O lớn hơn, bộ xử lý mạnh mẽ hơn, … cho phép vận hành với các hệ thống lớn hơn nhiều so với S7-300. S7-400 được thiết kế để làm việc với một số hệ chuẩn do Siemens thiết kế như PCS7, CEMAT, … mà S7-300 không có được (chẳng hạn các khối tạo message).

Phần mềm dùng để lập trình cho S7-400 vẫn là Step7 Manager, các kiểu kết nối và ngôn ngữ lập trình đều giống như S7-300

** Ngoài sự phát triển của các dòng Simatic thì công cụ lập trình cũng được phát triển để đáp ứng sao cho phù hợp

Khái niệm Totally Integrated Automation (hay còn được gọi tắt là TIA) lần đầu tiên được đưa ra.

+ SIMATIC Manager mọi người không để ý hay gọi là SIMATIC #STEP7, đây chỉ là một gói phần mềm trong TIA với nền tảng SIMATIC Manager. Và phiên bản đầu tiên SIMATIC Step 7 V5.0.

+ Khái niệm PCS 7 đã ra đời dựa trên nền tảng PLC S7-400, WinCC và #SIMATIC #Manager.

Sự phát triển công nghệ máy tính, phần mềm, phần cứng đã giúp cho nền tảng tích hợp tự động hóa ngày càng trở nên đơn giản hơn lúc này, các phiên bản phần mềm và phần cứng của Siemens ngày càng phát triển mạnh mẽ cho tới sự thay đổi hoàn toàn công nghệ tích hợp tự động hóa toàn diện (#Totally #Integrated #Automation #Portal – TIA Portal) xuất hiện vào năm 2008.

– Năm 2008: nền tảng TIA Portal V10.5 cùng PLC S7-1200 ra đời thay thế cho dòng sản phẩm #Step7 #MicroWin và PLC S7-200.

– Năm 2011: phát triển TIA Portal V11 tích hợp thêm khả năng lập trình PLC S7-300 trên nền tảng TIA Portal.

– Năm 2012: sự thay đổi diện mạo hoàn toàn của TIA Portal V12 đã được hé mở hoàn toàn tới người dùng:

+ SIMATIC WinCC được tích hợp hoàn toàn cho các phiên bản màn hình HMI và SCADA đầy đủ.

+ Màn hình SIMATIC Comfort ra đời.

Sự phát triển các nền tảng các phiên bản TIA Portal cùng phần cứng cho tới năm 2021 đã đưa ra những dấu hiệu thay thế hoàn toàn của PLC S7 – 1500 về tất cả tính năng, yêu cầu của khách hàng đối với PLC S7-300 như:

+ TIA Portal V16.

+ Khả năng dự phòng của PLC S7 – 1500 R/H thay thế cho software redundant của S7-300.

+ Khả năng truyền thông và các tính năng.

+ Khả năng liên kết tới điện toán đáp mây thông qua OPC UA hay MQTT để đáp ứng cho #Industry 4.0 #Digitalization.

+ Nền tảng WinCC Unified – một công nghệ sẽ đáp ứng tất cả yêu cầu về số hóa hiện nay sẽ ngày càng phát triển.