Trong các dự án tự động hóa hiện đại, việc sử dụng tín hiệu analog 0-10V hay 4-20mA để điều khiển biến tần và đọc thông số đồng hồ công suất ngày càng bộc lộ nhiều hạn chế về sai số nhiễu đường truyền và chi phí kéo dây phụ. Giải pháp tối ưu nhất là sử dụng mạng truyền thông công nghiệp Modbus RTU qua chuẩn vật lý RS-485. Bài viết này hướng dẫn chi tiết cách cấu hình PLC Siemens S7-1200 làm Modbus Master để giám sát toàn bộ hệ thống.
1. Chuẩn bị phần cứng và sơ đồ kết nối RS-485
Để PLC S7-1200 có cổng truyền thông RS485, chúng ta cần gắn thêm bo mạch mở rộng Communication Board CB 1241 (RS485) gắn trực tiếp lên mặt CPU hoặc mô-đun CM 1241 (RS422/485) gắn bên hông trái.
- Đấu nối dây 2 dây (Half-Duplex): Dây Data + đấu vào chân TxA / RxA (Chân 3 của cọc CB1241). Dây Data - đấu vào chân TxB / RxB (Chân 8 của cọc CB1241).
- Dây chống nhiễu Shield: Nối dây bọc giáp chống nhiễu (Shielded Twisted Pair) về cọc tiếp địa tủ điện tại duy nhất 1 đầu Master để tránh hiện tượng vòng lặp nối đất (Ground Loop).
- Điện trở cuối đường dây (Termination Resistor): Gạt công tắc hoặc gắn điện trở 120 Ohm tại 2 thiết bị ở hai đầu mút xa nhất của mạng RS485.
Hình 1: Mô-đun truyền thông CM1241 gắn kèm PLC Siemens S7-1200 mở rộng cổng RS485.
2. Các bước lập trình trên TIA Portal
Trong phần mềm TIA Portal (V15, V16, V17 hoặc V18), chúng ta sử dụng 2 khối hàm hệ thống chuẩn:
- Khối hàm MB_COMM_LOAD: Được gọi duy nhất 1 lần khi PLC khởi động (trong OB100 hoặc thông qua bit FirstScan) để định nghĩa tốc độ Baudrate (ví dụ: 9600 bps), Parity (None/Even), Port ID phần cứng.
- Khối hàm MB_MASTER: Được gọi luân phiên trong chu trình quét OB1 để gửi lệnh đọc (Read) hoặc ghi (Write) dữ liệu đến từng trạm Slave theo địa chỉ Station ID.
Hình 2: Đồng hồ đo điện đa năng Selec MFM384 truyền dữ liệu điện áp và công suất về PLC qua cổng RS485.
3. Bảng thanh ghi đọc thông số từ Đồng hồ Selec MFM384
Đồng hồ Selec MFM384 lưu trữ thông số dưới dạng số thực 32-bit Float (2 thanh ghi 16-bit ghép lại). Ví dụ một số địa chỉ thanh ghi Modbus tiêu chuẩn:
- Điện áp pha VL1-N: Địa chỉ Modbus 30001 (Định dạng Float, đơn vị Volt).
- Dòng điện pha IL1: Địa chỉ Modbus 30017 (Định dạng Float, đơn vị Ampe).
- Công suất tổng Total kW: Địa chỉ Modbus 30053 (Định dạng Float, đơn vị kW).
- Hệ số công suất tổng Total PF: Địa chỉ Modbus 30065 (Định dạng Float, dải 0.00 đến 1.00).
Hình 3: Đồng bộ giải pháp truyền thông tự động hóa Siemens và thiết bị đo lường trường.
4. Hỗ trợ kỹ thuật lập trình PLC tại Công ty TNHH Thương Mại Toàn Cầu HL
Công ty TNHH Thương Mại Toàn Cầu HL không chỉ cung cấp vật tư thiết bị mà còn đồng hành cùng quý khách hàng trong việc viết code mẫu, giải thuật điều khiển và khắc phục sự cố truyền thông. Liên hệ: 0359.306.123 để nhận sample project TIA Portal miễn phí!
