PLC Siemens S7-1200 và HMI SIMATIC KTP700 Basic là sự kết hợp phổ biến trong tự động hóa công nghiệp, cho phép giám sát và điều khiển hệ thống một cách trực quan. Quy trình kết nối chủ yếu qua PROFINET (Ethernet), sử dụng phần mềm TIA Portal (phiên bản V14 trở lên). Dưới đây là hướng dẫn chi tiết từng bước, Lưu ý: Đảm bảo bạn có phần cứng phù hợp (CPU S7-1200 như 1214C, KTP700 Basic 6AV2123-2GB03-0AX0), switch Ethernet (như SCALANCE XB005), và cáp Ethernet. Nếu gặp vấn đề, kiểm tra firmware (CPU V4.2.1 trở lên) và IP address.

1. Chuẩn Bị Phần Cứng (Hardware Connection)

• Yêu cầu phần cứng:
  • Máy tính lập trình với TIA Portal V14 SP1 hoặc cao hơn (bao gồm STEP 7 Basic và WinCC Basic).
  • PLC S7-1200 (ví dụ: CPU 1214C DC/DC/DC).
  • HMI KTP700 Basic.
  • Switch Ethernet (không bắt buộc nếu kết nối trực tiếp, nhưng khuyến nghị cho mạng lớn).
• Kết nối vật lý:
  • Kết nối máy tính lập trình, PLC S7-1200 và HMI KTP700 với switch Ethernet bằng cáp Ethernet (RJ45).
  • Đảm bảo tất cả thiết bị đều được cấp nguồn (PLC: 24V DC, HMI: 24V DC).
  • Không cần kết nối vật lý đặc biệt ngoài Ethernet, vì giao tiếp qua PROFINET.

2. Tạo Và Cấu Hình Dự Án Trong TIA Portal (Project Creation & Device Configuration)

• Mở TIA Portal và tạo dự án mới (hoặc lấy dự án hiện có qua “Project → Retrieve” nếu có file .zap).
• Thêm thiết bị:
  • Vào “Devices & Networks” > “Add new device”.
  • Thêm PLC: Chọn “Controllers → SIMATIC S7-1200 → CPU → CPU 1214C” (chọn phiên bản phù hợp).
  • Thêm HMI: Chọn “HMI → SIMATIC Basic Panel → 7” Display → KTP700 Basic”. Đặt tên thiết bị (ví dụ: “Panel KTP700 Basic”), chọn mã sản phẩm đúng, và tích “Start device wizard”.
• Cấu hình IP và mạng:
  • Trong “Devices & Networks”, tạo mạng PROFINET mới (PNIE).
  • Gán PLC và HMI vào cùng mạng: Đặt IP cho PLC (ví dụ: 192.168.0.1, subnet mask 255.255.255.0).
  • Đặt IP cho HMI (ví dụ: 192.168.0.10) qua “Properties → PROFINET interface [X1] → Ethernet addresses”.
  • Kiểm tra kết nối: Trong “Connections” dưới folder HMI, đảm bảo đường kết nối xanh (Ethernet link) và IP hợp lệ. Nếu đỏ, kiểm tra cấu hình.

3. Thiết Lập Kết Nối Giữa HMI Và PLC (HMI-PLC Connection Setup)

• Trong wizard thiết bị HMI, chọn PLC S7-1200 làm “communication partner” và giao diện “PROFINET(X1)”.
• Nếu PLC có bảo mật (access protection), nhập mật khẩu truy cập.
• Kiểm tra kết nối: Double-click “Connections” dưới HMI để xác nhận IP và tích “Online”.

4. Tạo Tags (Biến) Và Data Blocks

• Trong PLC:
  • Vào “Program blocks” của PLC, tạo Data Block (DB) toàn cục (global data block), ví dụ: “OPERATING_HMI[DB4]”.
  • Tạo tags: Ví dụ, “Group_signals01” kiểu Word cho alarms; tags Bool cho input/output (như “-B4” cho sensor, “-Q3” cho motor).
  • Sử dụng slice access cho bit (ví dụ: “Tag1.%X0” để truy cập bit 0).
• Trong HMI:
  • Vào “HMI tags → Default tag table”.
  • Kéo tags từ PLC (từ “Program blocks → CPU_1214C”) vào bảng tags HMI qua drag & drop.
  • Tăng tốc độ acquisition cycle từ 1 giây lên 100 ms để cập nhật nhanh hơn.

5. Thiết Kế Màn Hình HMI (Designing Screens)

• Vào folder HMI > “Screens”, mở màn hình (ví dụ: “Overview Sorting Station”).
• Thêm yếu tố:
  • Xóa text box không cần thiết.
  • Thêm graphic: Từ Toolbox > “Basic objects” > “Graphic view”, vẽ khu vực, chọn file ảnh (ví dụ: conveyor.bmp) và điều chỉnh kích thước.
  • Hiển thị giá trị: Kéo tag (ví dụ: “Speed_Actual_Value”) vào màn hình, định dạng Decimal (s999.99), kiểu Output, màu nền Blue, căn phải.
  • Binary signals: Thêm Rectangle, thêm animation (Animations → Display) liên kết với tag Bool (ví dụ: “-B4”), thay đổi màu nền thành Green khi giá trị =1.
  • Alarms: Vào “HMI alarms → Discrete alarms”, thêm alarm mới liên kết với tag (ví dụ: “group_signals01”), đặt text (“Main switch OFF”), class “Warnings”, trigger bit 0.
  • Thêm nút bấm/switches: Tạo tags cho commands (start/stop), liên kết với buttons từ Toolbox.
• Sử dụng cấu trúc như Inputs, Status, Commands cho tổ chức tags.

6. Download Dự Án Và Kiểm Tra (Downloading the Project)

• Compile: Chọn PLC và HMI, compile để kiểm tra lỗi.
• Download đến PLC: Chọn CPU > “Download to device” (bao gồm hardware config).
• Download đến HMI: Chọn folder HMI > “Download to device”.
• Kiểm tra online: Chạy simulation hoặc kết nối thực tế để xem tags cập nhật, alarms hiển thị, và màn hình hoạt động.

Troubleshooting Và Best Practices

• Vấn đề phổ biến:
  • Không kết nối: Kiểm tra IP trùng (ví dụ: cả hai cùng 192.168.0.x), cable, firewall. Sử dụng TIA diagnostics để verify communication.
  • Lỗi với S7-1200 G2: Đảm bảo firmware tương thích; kiểm tra online status trong Connections.
  • Tags không cập nhật: Kiểm tra acquisition cycle (nên 100ms), và compile lại.
• Best practices:
  • Sử dụng Data Blocks để tổ chức tags (structures cho Inputs/Outputs).
  • Backup project định kỳ.
  • Test với simulation mode trước khi download thực tế.
  • Nếu dùng alarms, thiết lập alarm window với màu sắc khác nhau cho classes (warnings/errors).

Tham khảo các tutorial How to Interface Siemens KTP-700 HMI with S7-1200