Bộ lập trình Siemens SIMATIC S7-200

Giới thiệu về Micro PLC SIMATIC S7-200

Bộ điều khiển Logic PLC là gì?

Bộ điều khiển Logic khả trình (Programmable Logic Controller – PLC) là một thiết bị máy tính công nghiệp chuyên dụng được thiết kế để hoạt động bền bỉ trong các môi trường công nghiệp khắc nghiệt, có khả năng chịu được nhiệt độ cao, độ ẩm và rung động, không giống như các máy tính thông thường. Chức năng cốt lõi của PLC là thực thi một chuỗi logic do người dùng lập trình, dựa trên các tín hiệu đầu vào (input) theo thời gian thực để điều khiển các thiết bị đầu ra (output).

Hoạt động của PLC tuân theo một chu trình lặp đi lặp lại được gọi là chu kỳ quét (scan cycle). Mỗi chu kỳ bao gồm các giai đoạn chính sau :

1. Đọc trạng thái đầu vào: PLC sao chép trạng thái của các đầu vào vật lý (từ cảm biến, nút nhấn, công tắc) vào một vùng nhớ đệm gọi là bộ đệm đầu vào.
2. Thực thi chương trình: Bộ xử lý trung tâm (CPU) thực thi chương trình logic của người dùng (được lưu trong bộ nhớ chương trình) từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng. Nó sử dụng các giá trị từ bộ đệm đầu vào và các vùng nhớ nội để tính toán và xác định trạng thái của các đầu ra.
3. Xử lý truyền thông và chẩn đoán: PLC thực hiện các tác vụ nội bộ như tự kiểm tra lỗi phần cứng, xử lý các yêu cầu truyền thông từ các thiết bị khác (như máy tính hoặc màn hình HMI).
4. Cập nhật trạng thái đầu ra: Sau khi thực thi xong chương trình, PLC sao chép trạng thái của các đầu ra đã được tính toán từ bộ đệm đầu ra đến các đầu ra vật lý, qua đó điều khiển các thiết bị chấp hành như động cơ, van, đèn báo.

Toàn bộ chu kỳ này diễn ra rất nhanh, thường chỉ trong vài mili giây, đảm bảo khả năng điều khiển theo thời gian thực.

Bộ lập trình PLC S7-200 trong hệ thống SIMATIC của Siemens

Trong hệ thống sản phẩm tự động hóa SIMATIC của Siemens, S7-200 được phân loại là “Micro PLC”. Nó được định vị cao hơn module logic LOGO! (dành cho các tác vụ điều khiển rất đơn giản) và thấp hơn các dòng PLC mạnh mẽ hơn như S7-300 và S7-400, vốn được thiết kế cho các hệ thống phức tạp và quy mô lớn.

Ra mắt lần đầu vào năm 1994 để thay thế cho hệ thống Siemens S5 đã cũ , S7-200 nhanh chóng trở thành một thiết bị chủ lực cho các ứng dụng không đòi hỏi sự phức tạp và chi phí của các dòng PLC lớn hơn. Thị trường mục tiêu của nó là các doanh nghiệp vừa và nhỏ, các máy tự động độc lập, và các ứng dụng có số lượng I/O (đầu vào/đầu ra) hạn chế, với khả năng quản lý tối đa 256 điểm I/O.

Các tính năng chính và giá trị cốt lõi

Sự thành công và phổ biến rộng rãi của S7-200 đến từ sự kết hợp của nhiều yếu tố then chốt:

• Hiệu quả về chi phí: Đây là yếu tố thúc đẩy chính cho việc áp dụng S7-200. Nó mang lại mức độ tự động hóa tối đa với chi phí thấp nhất, đặc biệt hữu ích cho các doanh nghiệp nhỏ hoặc các dự án có ngân sách hạn chế.
• Độ bền và tin cậy: Được thiết kế cho môi trường công nghiệp, S7-200 có thể hoạt động ổn định trong điều kiện khắc nghiệt. Các biến thể SIPLUS thậm chí còn có dải nhiệt độ hoạt động mở rộng từ -25°C đến +70°C, cùng khả năng chống rung, ẩm và khí ăn mòn.
• Thiết kế nhỏ gọn: Cấu trúc tích hợp tất cả trong một của CPU (bộ xử lý, nguồn cấp, I/O) trong một vỏ nhỏ gọn giúp tiết kiệm không gian quý giá trong tủ điện.
• Tính đơn giản: S7-200 được đánh giá cao vì sự đơn giản trong việc lắp đặt, lập trình và vận hành. Phần mềm STEP 7-Micro/WIN thân thiện giúp nó dễ tiếp cận cho cả sinh viên, kỹ thuật viên mới vào nghề lẫn các kỹ sư giàu kinh nghiệm.

Chi tiết phần cứng CPU và Module mở rộng

Bộ xử lý trung tâm (CPU) S7-200

CPU là bộ não của hệ thống S7-200, được thiết kế theo cấu trúc tích hợp tất cả trong một để tối ưu hóa không gian và đơn giản hóa việc lắp đặt.

• Thành phần tích hợp: Mỗi CPU S7-200 là một khối nhỏ gọn chứa bộ vi xử lý, bộ nguồn tích hợp (với các tùy chọn nguồn cấp 24VDC hoặc 85-264VAC), và một số lượng nhất định các đầu vào/ra số (digital I/O) trên bo mạch.
• Tổ chức bộ nhớ: Bộ nhớ của S7-200 được phân chia thành các vùng chức năng riêng biệt:

• Bộ nhớ chương trình: Lưu trữ chương trình logic của người dùng. Bộ nhớ này là loại EEPROM, giúp lưu trữ chương trình ngay cả khi mất điện mà không cần pin.
• Bộ nhớ dữ liệu (Vùng nhớ V): Lưu trữ các biến, giá trị trung gian và dữ liệu của chương trình. Một phần của vùng nhớ này được lưu trữ trong EEPROM để đảm bảo dữ liệu không bị mất khi mất điện.
• Vùng nhớ chuyên dụng: Bao gồm các vùng riêng cho bộ đệm I/O (I/O image registers), các bộ định thời (Timers), bộ đếm (Counters), và các bit nhớ đặc biệt (SM – Special Memory).

• Truyền thông tích hợp: Tất cả các CPU S7-200 đều được trang bị ít nhất một cổng truyền thông nối tiếp RS-485. Cổng này hỗ trợ nhiều giao thức, bao gồm PPI (Point-to-Point Interface) là giao thức mặc định để lập trình, Modbus RTU, và chế độ Freeport cho phép giao tiếp tự do với các thiết bị khác như máy quét mã vạch hoặc máy in.
• Đặc điểm vật lý: Trên thân CPU có các thành phần quan trọng cho việc vận hành và chẩn đoán, bao gồm công tắc chọn chế độ (RUN/STOP/TERM), các đèn LED trạng thái (RUN, STOP, SF), các terminal đấu nối I/O, cổng kết nối module mở rộng, và chiết áp (potentiometer) để điều chỉnh giá trị analog trên một số dòng CPU.

Phân tích so sánh các mẫu CPU S7-200

Dòng S7-200 bao gồm nhiều phiên bản CPU khác nhau, mỗi phiên bản được thiết kế để phù hợp với quy mô và yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Sự khác biệt chính nằm ở dung lượng bộ nhớ, số lượng I/O tích hợp và khả năng mở rộng.

• CPU 221: Là phiên bản cơ bản nhất, không hỗ trợ module mở rộng. Với số lượng I/O tích hợp ít (6 DI/4 DO), nó là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng điều khiển rất nhỏ, các mô hình trong giáo dục và đào tạo.
• CPU 222: Một bước nâng cấp từ CPU 221, với nhiều I/O tích hợp hơn (8 DI/6 DO) và khả năng mở rộng thêm tối đa 2 module. Nó phù hợp cho các máy tự động nhỏ.
• CPU 224: Là phiên bản tầm trung phổ biến, cung cấp sự cân bằng giữa hiệu suất và chi phí. Nó có dung lượng bộ nhớ lớn hơn, nhiều I/O tích hợp hơn (14 DI/10 DO) và khả năng mở rộng lên đến 7 module, phù hợp cho các hệ thống sản xuất vừa và nhỏ.
• CPU 224XP: Là một biến thể đặc biệt của CPU 224. Ngoài các thông số tương tự, nó được tích hợp sẵn 2 đầu vào analog (AI) và 1 đầu ra analog (AO). Điều này làm cho nó trở thành một giải pháp rất linh hoạt và tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng cần điều khiển quá trình (đo lường nhiệt độ, áp suất) mà không cần phải mua thêm module analog rời.
• CPU 226: Là phiên bản mạnh mẽ nhất trong dòng S7-200. Nó có số lượng I/O tích hợp cao nhất (24 DI/16 DO), dung lượng bộ nhớ lớn, khả năng mở rộng 7 module và được trang bị hai cổng truyền thông RS-485, cho phép kết nối đồng thời với thiết bị lập trình và một thiết bị khác (ví dụ: màn hình HMI).

Việc hiểu rõ các thông số kỹ thuật này là cực kỳ quan trọng đối với các kỹ sư bảo trì và tích hợp hệ thống. Khi gặp sự cố trên một máy cũ, việc xác định chính xác loại CPU đang được sử dụng cho phép kỹ sư nhanh chóng tra cứu khả năng của nó, chẳng hạn như dung lượng bộ nhớ tối đa hoặc số lượng module mở rộng được hỗ trợ. Ví dụ, nếu một máy sử dụng CPU 222 nhưng lại được lắp 3 module mở rộng, điều này ngay lập tức chỉ ra một lỗi cấu hình phần cứng. Tương tự, nếu chương trình đã gần đạt đến giới hạn bộ nhớ của CPU, kỹ sư sẽ biết rằng việc thêm các tính năng mới là không thể nếu không nâng cấp phần cứng. Bảng dưới đây tổng hợp các thông số kỹ thuật quan trọng, cung cấp một công cụ tham khảo nhanh và chính xác.

Bảng 1: Thông số kỹ thuật chi tiết của các biến thể CPU S7-200

Danh mục các module mở rộng

Một trong những điểm mạnh của S7-200 là khả năng mở rộng linh hoạt thông qua các module (EM – Expansion Module) được gắn vào phía bên phải của CPU. Điều này cho phép người dùng tùy chỉnh hệ thống theo đúng yêu cầu của ứng dụng.

• Module I/O số (Digital I/O):

• • EM 221 (Digital Input): Dùng để mở rộng số lượng đầu vào số. Có các phiên bản 8 DI và 16 DI.
  • EM 222 (Digital Output): Dùng để mở rộng số lượng đầu ra số. Có các phiên bản 8 DO, với tùy chọn ngõ ra là Relay (đóng cắt được cả tải AC và DC, dòng lớn hơn nhưng tốc độ chậm hơn) hoặc Transistor (chỉ cho tải DC, tốc độ đóng cắt rất nhanh, phù hợp cho các ứng dụng phát xung).
  • EM 223 (Digital Input/Output): Module kết hợp cả đầu vào và đầu ra số, ví dụ 4 DI/4 DO, 8 DI/8 DO, 16 DI/16 DO, giúp tiết kiệm không gian.

• Module I/O tương tự (Analog I/O):

• • EM 231 (Analog Input): Dùng để đọc các tín hiệu analog từ cảm biến (ví dụ: cảm biến áp suất, nhiệt độ, lưu lượng). Có nhiều loại module chuyên dụng:

• • • Module đầu vào điện áp/dòng điện (ví dụ: 0-10V, 4-20mA) với độ phân giải thường là 12-bit.
    • Module đầu vào RTD (Resistance Temperature Detector) để kết nối trực tiếp với các cảm biến nhiệt độ điện trở như Pt100.
    • Module đầu vào Thermocouple (cặp nhiệt điện) cho các ứng dụng đo nhiệt độ cao.

• • EM 232 (Analog Output): Dùng để xuất tín hiệu analog điều khiển các thiết bị như biến tần, van điều khiển tuyến tính. Thường có độ phân giải 12-bit và tín hiệu ra là điện áp hoặc dòng điện.
  • EM 235 (Analog Input/Output): Module kết hợp cả đầu vào và đầu ra analog, ví dụ 4 AI/1 AO, là một giải pháp nhỏ gọn cho các vòng điều khiển PID đơn giản.

• Module truyền thông (Communication Module – CP):

• • EM 277 (PROFIBUS-DP Slave): Cho phép S7-200 tham gia vào mạng PROFIBUS-DP như một trạm slave thông minh, giao tiếp với các PLC master cao cấp hơn (như S7-300/400).
  • CP 243-1 (Ethernet): Cung cấp một cổng Ethernet, cho phép S7-200 giao tiếp qua mạng TCP/IP. Đây là một module quan trọng giúp tích hợp hệ thống cũ vào các mạng công nghiệp hiện đại.
  • CP 243-2 (AS-Interface): Kết nối S7-200 với mạng AS-i (Actuator Sensor Interface), một mạng cấp trường đơn giản để kết nối số lượng lớn cảm biến và cơ cấu chấp hành.
  • EM 241 (Modem): Cho phép điều khiển và giám sát từ xa qua đường dây điện thoại.

• Module chức năng đặc biệt (Special Function Module):

• • EM 253 (Positioning Module): Module chuyên dụng cho các ứng dụng điều khiển vị trí, có khả năng phát xung tốc độ cao (lên đến 200 kHz) để điều khiển động cơ bước hoặc servo.

Sự đa dạng của các module mở rộng cho thấy S7-200 không chỉ là một bộ điều khiển logic đơn thuần. Nó có thể được cấu hình thành một nền tảng tự động hóa vi mô rất linh hoạt, có khả năng xử lý các tác vụ phức tạp như điều khiển quá trình, điều khiển chuyển động và tích hợp mạng. Chính khả năng thích ứng này là một lý do quan trọng giải thích tại sao nó tồn tại lâu dài trên thị trường và vẫn còn hiện diện trong nhiều loại máy móc khác nhau. Điều này cũng cho thấy việc di dời từ một hệ thống S7-200 phức tạp, sử dụng nhiều module chuyên dụng, là một công việc đòi hỏi sự phân tích và lập kế hoạch cẩn thận, chứ không đơn thuần là thay thế một PLC cơ bản.

Phần mềm lập trình: STEP 7-Micro/WIN

Giới thiệu phần mềm STEP 7-Micro/WIN

STEP 7-Micro/WIN là gói phần mềm chuyên dụng, tích hợp tất cả trong một, được Siemens phát triển để lập trình, cấu hình và chẩn đoán cho toàn bộ dòng PLC S7-200 tiêu chuẩn (không bao gồm dòng S7-200 SMART).

Phiên bản cuối cùng và ổn định nhất là V4.0 Service Pack 9 (SP9). Phiên bản này có khả năng tương thích tốt với các hệ điều hành hiện đại hơn như Windows 7 và Windows 10 (cả 32-bit và 64-bit), giúp các kỹ sư có thể làm việc trên các máy tính ngày nay mà không cần máy ảo.

Phần mềm này cung cấp một môi trường phát triển hoàn chỉnh, bao gồm:

• Trình soạn thảo chương trình: Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình.
• Cấu hình phần cứng: Cho phép khai báo CPU và các module mở rộng được kết nối.
• Thiết lập truyền thông: Công cụ để cấu hình kết nối giữa PC và PLC.
• Bảng ký hiệu (Symbol Table): Cho phép đặt tên (biểu tượng) cho các địa chỉ bộ nhớ (ví dụ: I0.0 là 'Start_Button'), giúp chương trình dễ đọc và dễ hiểu hơn.
• Các trình hướng dẫn (Wizards): Các công cụ đồ họa giúp cấu hình các chức năng phức tạp một cách nhanh chóng, chẳng hạn như bộ điều khiển PID, bộ đếm tốc độ cao (HSC), truyền thông mạng, và ghi dữ liệu.

Hướng dẫn thiết lập kết nối từng bước

Việc thiết lập kết nối thành công giữa máy tính và PLC S7-200 là rào cản lớn nhất đối với người mới bắt đầu. Một kết nối thất bại thường bị chẩn đoán nhầm là do PLC hoặc cáp bị lỗi, trong khi nguyên nhân hầu hết nằm ở việc cài đặt driver hoặc cấu hình giao diện phần mềm không chính xác. Do đó, việc tuân theo một quy trình xác minh có hệ thống là rất quan trọng.

Phần cứng kết nối:

Công cụ chính là cáp PC/PPI. Có hai loại phổ biến:

• Cáp PC/PPI (cổng COM): Loại cáp cũ hơn, kết nối vào cổng COM (RS-232) của máy tính. Với các máy tính hiện đại không có cổng COM, cần sử dụng thêm một bộ chuyển đổi USB-to-Serial chất lượng tốt.
• Cáp USB/PPI: Loại cáp phổ biến nhất hiện nay, kết nối trực tiếp vào cổng USB của máy tính. Loại cáp này yêu cầu cài đặt driver để hoạt động.

Quy trình thiết lập và xác minh phần mềm:

• Bước 1: Kết nối vật lý và cấp nguồn: Cắm chắc chắn một đầu cáp vào cổng PPI trên PLC S7-200 và đầu còn lại vào cổng USB/COM trên máy tính. Đảm bảo PLC đã được cấp nguồn đầy đủ và ổn định.
• Bước 2: Cài đặt và xác minh Driver (Đối với cáp USB/PPI):
• • Cài đặt driver đi kèm với cáp. Đây là bước bắt buộc.
  • Sau khi cài đặt, mở Device Manager trong Windows (nhấp chuột phải vào This PC -> Manage -> Device Manager).
  • Kiểm tra trong mục “Ports (COM & LPT)”. Một cổng COM ảo mới phải xuất hiện (ví dụ: “USB-SERIAL CH340 (COM3)”). Ghi nhớ số hiệu cổng COM này. Nếu không có cổng COM ảo nào xuất hiện, driver chưa được cài đặt đúng cách.
• Bước 3: Cấu hình PG/PC Interface trong Micro/WIN:

• • Mở phần mềm STEP 7-Micro/WIN.
  • Vào menu Communications, sau đó nhấp vào nút Set PG/PC Interface.
  • Trong cửa sổ hiện ra, chọn giao diện là “PC Adapter(PPI)”.
  • Nhấp vào nút Properties.
  • Trong tab “Local Connection”, chọn đúng cổng COM đã xác định ở Bước 2 (ví dụ: COM3).
  • Trong tab “PPI”, đảm bảo tốc độ truyền (Transmission Rate) được đặt đúng, thường là 9.6 kbps.
  • Nhấp OK để lưu cấu hình.
• Bước 4: Xác minh kết nối:

• • Quay lại cửa sổ Communications.
  • Nhấp đúp vào biểu tượng “Double-click to refresh”. Phần mềm sẽ quét mạng PPI để tìm PLC.
  • Nếu kết nối thành công, biểu tượng của một PLC với địa chỉ tương ứng (mặc định là 2) sẽ hiện ra. Nếu không, hãy kiểm tra lại các bước trên, đặc biệt là số cổng COM và tình trạng cáp.

Các ngôn ngữ lập trình cốt lõi

STEP 7-Micro/WIN hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình theo tiêu chuẩn IEC 61131-3, cho phép các kỹ sư lựa chọn phương pháp phù hợp nhất với kinh nghiệm và yêu cầu của ứng dụng.

• Ladder Logic (LAD – Sơ đồ thang): Đây là ngôn ngữ lập trình đồ họa phổ biến nhất, đặc biệt với những người có nền tảng về điện và điều khiển rơ-le. Chương trình LAD trông giống như một sơ đồ mạch điện, bao gồm hai đường nguồn dọc và các “bậc thang” (network) nằm ngang. Các thành phần chính bao gồm :

• Tiếp điểm (Contact): Tương đương các tiếp điểm rơ-le, có thể là thường mở (–| |—) hoặc thường đóng (–|/|—).
• Cuộn dây (Coil): Tương đương cuộn dây của rơ-le (–( )–), đại diện cho các đầu ra hoặc các bit nhớ trung gian.
• Hộp (Box): Biểu diễn các hàm phức tạp như bộ định thời, bộ đếm, và các hàm toán học.

• Function Block Diagram (FBD – Sơ đồ khối chức năng): Một ngôn ngữ đồ họa khác, sử dụng các khối để biểu diễn các hàm logic (AND, OR, NOT), bộ định thời, bộ đếm, v.v. Các khối này được kết nối với nhau bằng các đường dây để thể hiện luồng tín hiệu. FBD rất hữu ích cho các ứng dụng điều khiển quá trình vì nó trực quan hóa cách dữ liệu được xử lý.
• Statement List (STL – Danh sách lệnh): Đây là một ngôn ngữ lập trình dạng văn bản, cấp thấp, tương tự như hợp ngữ (assembly). Mỗi dòng là một lệnh (ví dụ: LD I0.0, A I0.1, = Q0.0). STL cung cấp sự linh hoạt và kiểm soát tối đa, cho phép thực hiện các tác vụ phức tạp mà LAD hoặc FBD không thể biểu diễn trực tiếp. Một chương trình viết bằng LAD hoặc FBD có thể được chuyển đổi sang STL, nhưng không phải lúc nào cũng có thể làm ngược lại.

Các tập lệnh cơ bản

Dưới đây là tổng quan về một số nhóm lệnh cơ bản và thường được sử dụng nhất trong lập trình S7-200.

• Lệnh Bit Logic: Đây là nền tảng của mọi chương trình điều khiển logic.

• • LD (Load): Bắt đầu một chuỗi logic mới với một tiếp điểm.
  • A (AND): Kết hợp một tiếp điểm theo logic AND (nối tiếp).
  • O (OR): Kết hợp một tiếp điểm theo logic OR (song song).
  • = (Assign): Gán kết quả của chuỗi logic cho một cuộn dây (đầu ra).

• Lệnh Định thời (Timer): Dùng để tạo ra các khoảng thời gian trễ trong chương trình.

• • TON (Timer On-Delay): Bắt đầu đếm khi đầu vào EN có tín hiệu, và đầu ra (bit T) sẽ bật ON sau khi đếm đủ thời gian đặt trước (PT).
  • TOF (Timer Off-Delay): Đầu ra (bit T) bật ON ngay khi đầu vào EN có tín hiệu, và sẽ tắt OFF sau một khoảng thời gian trễ khi đầu vào EN mất tín hiệu.
  • S7-200 hỗ trợ các độ phân giải thời gian khác nhau (1ms, 10ms, 100ms).

• Lệnh Đếm (Counter): Dùng để đếm các sự kiện hoặc xung.

• • CTU (Count Up): Đếm lên mỗi khi có một sườn lên ở đầu vào CU.
  • CTD (Count Down): Đếm xuống mỗi khi có một sườn lên ở đầu vào CD.
  • CTUD (Count Up/Down): Bộ đếm kết hợp cả hai chức năng trên.

• Lệnh Xử lý dữ liệu và Toán học:

• • MOV (Move): Sao chép (gán) giá trị từ một vùng nhớ này sang một vùng nhớ khác.
  • CMP (Compare): So sánh hai giá trị (bằng, lớn hơn, nhỏ hơn, v.v.).
  • Các lệnh toán học: ADD (cộng), SUB (trừ), MUL (nhân), DIV (chia) cho cả số nguyên (Integer) và số thực (Real).

Bảo trì và xử lý sự cố hệ thống

Giải mã các đèn LED chẩn đoán trên bo mạch

Các đèn LED trên mặt trước của CPU là tuyến phòng thủ đầu tiên trong việc chẩn đoán sự cố. Việc hiểu ý nghĩa của chúng giúp khoanh vùng vấn đề một cách nhanh chóng.

• RUN (Màu xanh lá):

• • Sáng liền: Cho biết PLC đang ở chế độ RUN và đang thực thi chương trình được nạp trong bộ nhớ. Đây là trạng thái hoạt động bình thường.
  • Nhấp nháy: Có thể chỉ ra một trạng thái khởi động hoặc một vấn đề khác tùy thuộc vào ngữ cảnh.

• STOP (Màu vàng/hổ phách):

• • Sáng liền: Cho biết PLC đang ở chế độ STOP. Chương trình không được thực thi. Ở chế độ này, người dùng có thể tải lên/tải xuống chương trình hoặc thay đổi cấu hình.

• SF (System Fault – Lỗi hệ thống, Màu đỏ):

• • Sáng liền: Đây là đèn báo quan trọng và đáng lo ngại nhất. Đèn SF màu đỏ báo hiệu một lỗi nghiêm trọng về phần cứng hoặc firmware. Nguyên nhân có thể là do một module mở rộng bị lỗi, cấu hình phần cứng không khớp với chương trình, lỗi bộ nhớ, hoặc lỗi nội bộ của CPU. Lỗi này thường đi kèm với việc mất chương trình của người dùng.

• Đèn I/O (Màu xanh lá):

• • Các đèn này (ví dụ I0.0, Q0.0) cho biết trạng thái logic của các cổng vào/ra vật lý tương ứng. Chúng rất hữu ích để kiểm tra xem tín hiệu từ cảm biến có được PLC nhận hay không, hoặc PLC có đang cố gắng bật một đầu ra hay không.

Hướng dẫn tìm lỗi một cách có hệ thống

Dưới đây là một phương pháp tiếp cận có cấu trúc để xử lý sự cố, bắt đầu từ các vấn đề phổ biến và đơn giản nhất đến các vấn đề phức tạp hơn.

Loại 1: Sự cố nguồn và điện

• Triệu chứng: Không có đèn LED nào trên CPU sáng.
• Nguyên nhân có thể:

• • Bộ nguồn ngoài 24VDC bị lỗi hoặc không được cấp điện.
  • Đấu nối sai cực tính (+/-) của nguồn cấp 24VDC.
  • Cầu chì bên trong PLC bị đứt (đối với các mẫu CPU dùng nguồn AC).
  • Kết nối tại các terminal nguồn bị lỏng.
  • Hỏng hóc mạch nguồn bên trong PLC do quá áp hoặc chập điện.

• Các bước xử lý:

1. 1. Sử dụng đồng hồ vạn năng (multimeter) để kiểm tra điện áp tại các terminal cấp nguồn của PLC, đảm bảo điện áp nằm trong dải cho phép.
   2. Kiểm tra lại tất cả các kết nối dây nguồn, siết chặt các terminal.
   3. Kiểm tra trực quan bo mạch PLC để tìm các dấu hiệu cháy nổ hoặc hư hỏng linh kiện.

Loại 2: Lỗi module đầu vào/ra (I/O)

• Triệu chứng: Một đầu vào không thay đổi trạng thái trong chương trình mặc dù cảm biến đã kích hoạt, hoặc một đầu ra không bật mặc dù logic chương trình đã ra lệnh.
• Nguyên nhân có thể:

• • Đấu dây sai tại terminal I/O.
  • Cảm biến (đầu vào) hoặc thiết bị chấp hành (đầu ra) bị lỗi.
  • Cầu chì trên module đầu ra bị đứt (đối với một số loại module).
  • Hỏng linh kiện bên trong module: optocoupler (đối với đầu vào) hoặc rơ-le/transistor (đối với đầu ra).

• Các bước xử lý:

1. 1. Kết nối với STEP 7-Micro/WIN và sử dụng công cụ giám sát (monitoring) để xem trạng thái I/O theo thời gian thực.
   2. Sử dụng chức năng “Force” để buộc một đầu ra ON hoặc OFF. Nếu đầu ra vật lý thay đổi trạng thái, module có thể vẫn tốt và vấn đề nằm ở logic chương trình. Nếu không, module có khả năng đã bị lỗi.
   3. Kiểm tra điện áp tại các terminal I/O để xác nhận tín hiệu.
   4. Nếu có thể, hãy thử thay thế bằng một module cùng loại đang hoạt động tốt để xác định lỗi.

Loại 3: Lỗi kết nối truyền thông

• Triệu chứng: Không thể kết nối với PLC bằng STEP 7-Micro/WIN, nhận được thông báo lỗi như “device not found”.
• Nguyên nhân: Như đã phân tích chi tiết trong Phần 3.2, đây thường là lỗi cấu hình phần mềm hoặc driver, không phải lỗi phần cứng PLC. Các nguyên nhân phổ biến bao gồm: chưa cài driver cáp, chọn sai cổng COM trong PG/PC Interface, cáp bị hỏng, hoặc tốc độ baud không khớp.

Loại 4: Lỗi CPU và lỗi chương trình

• Triệu chứng: Đèn SF (System Fault) màu đỏ sáng, đèn RUN tắt.
• Nguyên nhân có thể:

• • Mất chương trình: Đây là nguyên nhân phổ biến nhất. Do pin dự phòng hoặc tụ điện (supercapacitor) lưu bộ nhớ đã hết tuổi thọ, chương trình sẽ bị xóa sau một thời gian mất điện kéo dài.
  • Lỗi chương trình nghiêm trọng: Một lỗi trong logic như vòng lặp vô hạn, truy cập vào một địa chỉ bộ nhớ không hợp lệ có thể khiến CPU bị treo và báo lỗi.
  • Cấu hình phần cứng không khớp: Chương trình được nạp vào PLC mong đợi có một module mở rộng cụ thể nhưng module đó bị tháo ra hoặc bị hỏng.
  • Lỗi phần cứng nội bộ: Hỏng hóc bên trong CPU.

• Các bước xử lý:

1. 1. Cố gắng kết nối với Micro/WIN để đọc bộ đệm chẩn đoán (diagnostic buffer), nơi có thể chứa thông tin về nguyên nhân gây ra lỗi.
   2. Nếu chương trình bị mất, cách duy nhất để khắc phục là tải lại chương trình từ một bản sao lưu.
   3. Kiểm tra lại cấu hình phần cứng trong chương trình và so sánh với các module thực tế đang được lắp đặt.

Đèn “SF” màu đỏ là tín hiệu đáng báo động nhất trên một PLC S7-200 cũ, vì nó thường đồng nghĩa với việc mất chương trình. Các PLC này sử dụng tụ điện hoặc pin tùy chọn để duy trì bộ nhớ khi mất điện. Các linh kiện này có tuổi thọ hữu hạn; sau hơn một thập kỷ hoạt động, khả năng lưu trữ năng lượng của chúng suy giảm nghiêm trọng. Khi nhà máy gặp sự cố mất điện kéo dài hơn khả năng chịu đựng của tụ/pin đã lão hóa, toàn bộ bộ nhớ tạm, bao gồm cả chương trình của người dùng, sẽ bị xóa sạch. Khi có điện trở lại, CPU khởi động, không tìm thấy chương trình hợp lệ và chuyển sang trạng thái lỗi hệ thống, bật đèn SF màu đỏ. Điều này có một hàm ý cực kỳ quan trọng: đối với bất kỳ cơ sở nào còn vận hành S7-200, việc có một bản sao lưu chương trình gần đây và đã được xác minh không chỉ là một thói quen tốt—đó là một yêu cầu tuyệt đối để phục hồi sau thảm họa. Nếu không có bản sao lưu, một đèn SF sáng sau khi mất điện có thể đồng nghĩa với việc máy sẽ ngừng hoạt động cho đến khi chương trình có thể được viết lại hoàn toàn từ đầu, một kịch bản có thể gây ra thiệt hại lớn.

Mua PLC S7-200 chính hãng ở đâu?

Để đảm bảo chất lượng và nhận được hỗ trợ kỹ thuật tốt nhất, việc chọn nhà cung cấp uy tín là vô cùng quan trọng. CÔNG TY TNHH TM&DV THIẾT BỊ ĐIỆN MẠNH TÙNG là đại lý ủy quyền của Siemens tại Việt Nam, với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tự động hóa. Chúng tôi cung cấp PLC S7-200 chính hãng, đầy đủ chứng từ CO, CQ, giá cả cạnh tranh và dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật tận tâm. Liên hệ ngay qua số  0827 888 528 hoặc email info@mtee.vn để được tư vấn và báo giá tốt nhất.

Kết luận

SIMATIC S7-200 để lại một di sản không thể phủ nhận trong ngành tự động hóa. Nó đã định hình một kỷ nguyên của tự động hóa quy mô nhỏ, chứng tỏ mình là một Micro PLC đáng tin cậy, hiệu quả về chi phí và cực kỳ dễ tiếp cận. Trong nhiều năm, nó không chỉ là một công cụ công nghiệp mà còn là một nền tảng giáo dục quan trọng, nơi một thế hệ kỹ sư và kỹ thuật viên đã có những bước đi đầu tiên vào thế giới lập trình PLC. Sự bền bỉ của nó là minh chứng cho chất lượng kỹ thuật của Siemens, và đó là lý do tại sao hàng triệu thiết bị này vẫn đang hoạt động trong các nhà máy trên toàn thế giới.

---

Cảm ơn quý khách đã truy cập vào website MTEE.VN. Kính chúc quý khách nhận được những thông tin hữu ích và có những trải nghiệm tuyệt vời trên trang.