ứng dụng hệ truyền động điện PLC - biến tần động cơ không đồng bộ

CHƯƠNG 1 : TÌM HIỂU HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GIỮA PLC- BIẾN TẦN

Chương 1 Tìm hiểu về hệ truyền động điện PLC- Biến tần
I các hệ truyền động điện PLC – Biến tần
1. Phương pháp điều khiển số
Sử dụng các đầu vào ra số của module PLC để điểu khiển biến tần thông
qua các đầu vào DIN của biến tần .Tuy nhiên với phương pháp này chúng ta chỉ
thực hiện được các công việc đơn giản như : dừng , khởi động, đảo chiều, còn
muốn thay đổi tốc độ, thời gian khởi động, hoặc dừng đặt lại tốc độ thì không thể
thực hiện được ở phương pháp này.

Các đầu vào số của biến tần:

2. Phương pháp điều khiển tương tự
Ở phương pháp này cần sử dụng các đầu ra analog của module analog
(EM235..) với dải đầu ra 0-10V kết nối với đầu vào analog của biến tần. Phương
pháp này kết hợp với phương pháp điều khiển số có thể thay đổi tốc độ của biến
tần bằng cách thay đổi điện áp đặt vào biến tần (0-10V). Nhược điểm của phương
pháp này tín hiệu áp không thể truyền đi xa do sẽ bị tổn hao trên đường truyền,
muốn truyền đi xa cần sử dụng tín hiệu dòng.

Các đầu vào analog của biến tần.

1


3. Ghép nối PLC và mạng biến tần
a. Sử dụng mạng PROFIBUS
Đối với phương pháp này cần phải có Card giao diện mạng ghép nối với
PLC S7-200 (EM277) hơn nữa thiết bị dành cho phương pháp này khá tốn kém
do đó không kinh tế , không nên sử dụng cho những ưng dụng nhỏ.

b. Sử dụng giao thức USS
Sử dụng Port0 của PLC kết nối với port của biến tần, ở phương pháp này 1
PLC có thể điều khiển tối đa mạng gồm 31 biến tần. Mạng này gọi là mạng USS
đây là dạng liên kết điểm-điểm. Ta có thể điều khiển toàn bộ chức năng của biến
tần thông qua mạng này. Ngoài ra có thể giám sát các thông số của biến tần thông
qua mạng này ví dụ: chiều quay, tốc độ, các lỗi thường gặp…vv. dựa vào các
vùng nhớ của PLC dành cho mỗi biến tần. Chi phí dành cho mạng này là thấp và
tối ưu dành cho những ứng dụng nhỏ và vừa.

c. Cổng truyền thông của PLC
S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để
phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc
độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của
PLC theo kiểu tự do là tự do là từ 300 đến 38400 baud.

2


O Chân 1: nối đất.
O Chân 2: nối nguồn 24VDC.
OChân 3: truyền và nhận dữ liệu.
O Chân 4: không sử dụng.
O Chân 5: đất
O Chân 6: nối nguồn 5VDC
O Chân 7: nối nguồn 24VDC.
O Chân 8: Truyền và nhận dữ liệu.
O Chân 9: không sử dụng.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ
chuyển đổi RS232/RS485.

II.

Phương pháp điều khiển mạng biến bần dùng PLC qua giao
thức USS

Sử dụng giao thức USS
Sử dụng Port0 của PLC kết nối với port của biến tần, ở phương pháp này 1
PLC có thể điều khiển tối đa mạng gồm 31 biến tần. Mạng này gọi là mạng USS
đây là dạng liên kết điểm-điểm. Ta có thể điều khiển toàn bộ chức năng của biến
tần thông qua mạng này. Ngoài ra có thể giám sát các thông số của biến tần thông
qua mạng này ví dụ : chiều quay, tốc độ các lỗi thường gặp…vv. dựa vào các
vùng nhớ của PLC dành cho mỗi biến tần. Chi phí dành cho mạng nay là thấp và
tối ưu dành cho những ứng dụng nhỏ và vừa.
Sử dụng giao thức với Micromaster MM420
Các giao thức USS (Universal Serial Interface Protocol) định nghĩa là truy
cập kỹ thuật theo nguyên tắc Master – Slave cho truyền thông qua 1 Bus nối tiếp
và tối đa 31 slave có thể được kết nối với Bus..

3


1. Điều kiện sử dụng giao thức USS
Thư viện lệnh của STEP7- Micro/Win cung cấp 14 chương trình con, 3
thủ tục ngắt và một tập lệnh(gồm 8 lệnh) hỗ trợ cho giao thức USS.
+ Giao thức USS sử dụng Cổng 0 (Port 0) cho truyền thông USS.
Sử dụng lệnh USS_INIT để lựa chọn Port 0 cho cả USS hoặc PPI. Sau khi
đã lựa chọn Port 0 cho truyền thông với chuẩn USS, không được sử dụng Port 0
cho bất kỳ mục đích nào khác.
Để phát triển các chương trình ứng dụng sử dụng giao thức USS, nên sử
dụng CPU 226, CPU 226XM hoặc module EM 277 Profibus-DP kết nối đến card

Profibus-CP ở máy tính. Cổng truyền thông thứ 2 ở các loại CPU này sẽ cho
phép.
STEP 7 – Micro/Win giám sát được ứng dụng trong khi sử dụng giao thức
USS.
+ Các lệnh USS tác động đến tất cả các bit SM với truyền thông Freeport qua
Port 0.
+ Các lệnh USS sử dụng 14 chương trình con và 3 thủ tục ngắt.
+ Các giá trị của lệnh USS yêu cầu 400 byte của miền nhớ V. Địa chỉ bắt đầu
được ấn định bởi người sử dụng và phần còn lại dành cho các giá trị khác.
+ Vài lệnh trong thư viện USS yêu cầu một bộ đếm truyền thông 16 byte. Chẳng
hạn với một tham số cho lệnh, cần phải cung cấp một địa chỉ bắt đầu trong miền
nhớ V của bộ đếm này.
+ Khi thực hiện các phép tính, các lệnh USS sử dụng thanh ghi AC0 đến AC3.
Cũng có thể sử dụng các thanh ghi trong chương trình; tuy nhiên, giá trị trong các
thanh ghi sẽ bị thay đổi bởi lệnh USS.
+ Các lệnh USS sẻ làm tăng bộ nhớ của chương trình lên đến 3450 byte. Tùy
thuộc vào loại lệnh USS mà dung lượng của bộ nhớ có thể tăng từ 2150 byte đến
3450 byte
+ Các lệnh USS không thể sử dụng trong chương trình con.

• Lưu ý:

Kết nối PLC và Biến Tần theo giao thức USS

4


Để thay đổi phương thức truyền thông của Port 0 trở lại PPI để truyền
thông với STEP 7 – Micro/Win, cần phải sử dụng lệnh USS_INIT khác để ấn
định lại phương thức cho Port 0.

Cũng có thể định lại phương thức bằng cách chuyển S7- 200 sang chế độ
STOP, việc này sẽ Reset các tham số của Port 0.

2. Thời gian yêu cầu cho việc truyền thông với biến tần:
Truyền thông với các MicroMaster(MM) không đồng bộ với vòng quét của
S7 – 200. S7 – 200 hoàn thành vài vòng quét trước khi một MM hoàn thành
việc truyền thông. Các yếu tố giúp xác định thời gian yêu cầu: Số MM có
trong mạng, tốc độ baud, và thời gian của vòng quét của S7 – 200.
Có vài loại yêu cầu thời gian trễ dài hơn khi sử dụng các lệnh truy xuất thông
số. Thời gian yêu cầu cho việc truy nhập các tham số tùy thuộc loại thiết bị và
tham số được truy nhập.
Sau khi lệnh USS_INIT ấn định Port 0 cho giao thức USS, S7-200 sẽ thực
hiện hỏi vòng tất cả các biến tần trong những khoảng thời gian theo dưới đây.
Thời gian yêu cầu cho truyền thông với MM
Tốc Độ
1200
2400
4800
9600
19200
38400
57600
115200

Thời gian hỏi vòng giữa các biến tần
240ms (max)
130ms (max)
75ms (max)
50ms (max)
35ms (max)

30ms (max)
25ms (max)
25ms (max)

Sử dụng các lệnh USS:
Để sử dụng các lệnh trong chương trình điều khiển S7- 200, cần phải theo các
bước sau:
1. Đưa lệnh USS_INIT vào trong chương trình và thực hiện lệnh này cho
mỗi một vòng quét. Có thể sử dụng lệnh này để thiết lập các giá trị hoặc
thay đổi các thông số truyền thông.
Khi sử dụng lệnh USS_INIT sẽ có vài ẩn chương trình con và thủ tục ngắt
được tự động thêm vào trong chương trình.
2. Chỉ thực hiện một lệnh USS_INIT trong chương trinh cho mỗi Drive.
Có thể đưa vào nhiều lệnh USS_RPM_X hay USS_WPM_X khi được yêu
cầu, nhưng chỉ một lệnh được làm việc trong một thời điểm.
3. Cấp phát vùng nhớ V cho thư viện lệnh bằng cách kích chuột phải ( lấy từ
menu ) trên Program Block trong cây thư mục.
4. Cài đặt các tham số về địa chỉ và tốc độ được sử dụng trong chương trình
cho drive.
5. Dùng cáp để kết nối truyền thông từ S7-200 đến các drive.

5


* Chú ý:
Các thiết bị kết nối với điện thế khác nhau có thể là nguyên nhân sinh ra
dòng điện không mong muốn trong cáp kết nối. Dòng điện này là nguyên
nhân dẫn đến các lỗi truyền thông hoặc làm hỏng thiết bị.
Cần phải chắc chắn rằng các thiết bị được kết nối với cáp đều có cùng
dòng điện định mức hoặc được cách ly để ngăn ngừa dòng điện không mong

muốn.

II

Các lệnh trong giao thức USS:
1. Lệnh USS_INIT:
Cấu trúc lệnh

Lệnh USS_INIT được sử dụng để cho phép thiết lập hoặc không cho phép
truyền thông với các MM. Trước khi bất kỳ một lệnh USS nào khác được sử
dụng, lệnh USS_INIT phải được thực hiện trước mà không được xảy ra lỗi
nào. Khi lệnh thực hiện xong và bit Done được set lên ngay lập tức trước khi
thực hiện lệnh kế tiếp.
Lệnh này được thực hiện ở mỗi vòng quét khi đầu vào EN được tác động.
Thực hiện lệnh USS_INIT chỉ một lần cho mỗi sự thay đổi trạng thái
truyền thông. Sử dụng lệnh chuyển đổi dương tạo một xung ở đầu vào EN.
Khi thay đổi giá trị ban đầu các tham số sẽ thực hiện một lệnh USS_INIT
mới.
Giá trị cho đầu vào Mode lựa chọn giao thức truyền thông. Đầu vào có giá
trị 010 sẽ ấn định Port 0 dùng cho giao thức USS và chỉ cho phép làm việc
theo giao thức này. Nếu đầu vào có giá trị 000 sẽ ấn định Port 0 dùng cho
giao thức PPI và không cho phép làm việc theo giao thức USS.
Tốc độ truyền được đặt ở các giá trị: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200,
38400, 57600 và 115200(baud).
Đầu vào Active dùng để xác định địa chỉ của Drive. Chỉ hỗ trợ số địa chỉ
Drive, từ 0 đến 30.
Các tham số sử dụng trong lệnh USS_INIT.
Kiểu dữ liệu và toán hạng của đầu vào/ra trong lệnh USS_INIT
Đầu vào/ra
Kiểu dữ

Toán hạng
liệu

6


Mode

Byte

VB,IB,QB,MB,SB,SMB,LB,AC,Constant,*VD,*AC,
*LD
Baud, Active
Dword
VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,Constant,AC,
*VD,*AC,*LD
Done
Bool
I, Q, M, S, SM, T, C, V, L
Error
Byte
VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC,*VD,*AC,*LD
Khi lệnh USS_INIT kết thúc, đầu ra Done được set lên. Đầu ra Error (kiểu
byte) chứa kết quả thực hiện lệnh.
‘

2. Lệnh USS_CTRL
Cấu trúc lệnh

Lệnh USS_CTRL được sữ dụng để điều khiển hoạt động của biến tần. Lệnh

này được đưa vào bộ đếm truyền thông, từ đây, lệnh được gửi tới địa chỉ của
biến tần, nếu địa chỉ đã được xác định ở tham số Active trong lệnh
USS_INIT. Chỉ một lệnh USS_CTRL được ấn định cho một Drive.
- Bit EN phải được set lên mới cho phép lệnh USS_CTRL thực hiện. Lệnh
này luôn ở mức cao (mức cho phép).
- RUN (RUN/STOP) cho thấy Drive là on hoặc off. Khi bít RUN ở mức
cao, MM nhận lệnh khởi động ở tốc độ danh định và theo chiều đã chọn
trước. Để Drive làm việc, các điều kiện phải theo đúng như sau:
+ Địa chỉ Drive phải được lựa chọn từ đầu vào Active trong lệnh USS_INIT.
+ Đầu vào OFF2 và OFF3 phải được set ở 0.
+ Các đầu ra Fault và Inhibit phải là 0
- Khi đầu vào RUN là OFF, một lệnh được chuyển đến MM để điều khiển
giảm tốc độ động cơ xuống cho đến khi động cơ dừng

7


- Đầu vào OFF2 được sử dụng để cho phép điều khiển MM dừng với tốc độ
chậm.
- Đầu vào OFF3 được sử dụng để cho phép điều khiển MM dừng với tốc độ
nhanh.
- Bit Resp_R báo nhận phản hồi từ Drive. Tất cả các hoạt động của MM
được thăm dò thông tin trạng thái. Tại mỗi thời điểm, S7-200 nhận một phản
hồi từ Drive, bit Resp_R được set lên và tất cả giá trị tiếp theo được cập nhật.
- Bit F_ACK (Fault Acknowledge) được sử dụng để nhận biết lỗi từ Drive.
Các lỗi của Drive được xóa khi F_ACK chuyển từ 0 lên 1.
- Bit Dir (Direction) xác định hướng quay mà MM sẽ điều khiển.
- Đầu vào Drive (Drive address) là địa chỉ của MM mà lệnh USS_CTRL
điều khiển tới. Địa chỉ hợp lệ: 0 đến 31.
- Đầu vào Type (Drive type) dùng để lựa chọn kiểu MM. Đối với thế hệ

MM3 (hoặc sớm hơn) đầu vào Type được đặt 0; còn đối với MM4 giá trị đặt
là 1.
- Speed_SP (speed setpoint): là tốc độ cần đặt theo tỉ lệ phần trăm. Các giá
trị âm sẽ làm động cơ quay theo chiều ngược lại.
Phạm vi đặt: -200% ÷ 200%
- Error: là một byte lỗi chứa kết quả mới nhất của yêu cầu truyền thông đến
Drive
- Status: là một word thể hiện giá trị phản hồi từ biến tần.
- Speed: là tốc độ động cơ theo tỉ lệ phần trăm. Phạm vi: -200% ÷ 200%.
- D-Dir: Cho biết hướng quay.
- Inhibit: Cho biết trạng thái của the inhibit bit on the drive (0-not inhibit, 1inhibit). Để xóa bít inhibit này, bit Fault phải trở về off, và các đầu vào
Run, Off 2, Off 3 cũng phải trở về off.
- Fault: Cho biết tình trạng của bit lỗi (0-không có lỗi, 1-lỗi). Drive sẽ hiện
thị mã lỗi. Để xóa bít Fault, cần phải chữa lỗi xẩy ra lỗi và set bit F_ACK.
Kiểu dữ liệu và toán hạng của các đầu vào/ra trong lệnh USS _CTRL
Đầu vào/ra
Kiểu dữ liệu
Toán hạng
RUN, OFF2, OFF3,
BOOL
I, Q, M, S, SM, T, C, V, C, L, Power Flow
F_ACK, DIR
Resp_R, Run_EN,
BOOL
I, Q, M, S, SM, T, C, V, C, L
D_Dir, Inhibit, Fault
Drive, Type
BYTE
VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD,
*AC, *LD, Constant

Error
BYTE
VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD,
*AC, *LD
Status
WORD
VW, T, C, IW, QW, SW, MW, SMW, LW,
AC, AQW, *VD, *AC, *LD
Speed_SP
REAL
VD, ID, QD, MD, SMD, LD, AC, *VD,
*AC, *LD, Constant
Speed
REAL
VD, ID, QD, MD, SMD, LD, AC, *VD,
*AC, *LD
3. Lệnh USS_RPM_x:

8


Cấu trúc lệnh:

Có 3 lệnh đọc cho giao thức USS.
USS_RPM_W: là lệnh đọc một tham số word.
USS_RPM_D: là lệnh đọc một tham số Douple Word.
USS_RPM_R: là lệnh đọc một tham số thực.
Chỉ một lệnh đọc (USS_RPM_X) hoặc ghi (USS_WPM_X) có thể làm
việc tại một thời điểm.
Lệnh USS_RPM_X hoàn thành việc thực hiện lệnh khi MM nhận biết

cách thực của lệnh, hoặc khi một lỗi trạng thái được thông báo. Vòng quét vẫn
tiếp tục thực hiện trong chương trình chờ sự phản hồi.
- Bít EN phải được set để cho phép truyền đi các yêu cầu, và nên giữ lại ở
trạng thái đó cho đến khi bit Done được set lên- tín hiệu hoàn thành quá
trình (Ví dụ: Một lệnh USS_RPM_X truyền đến MM ở mỗi vòng quét khi
đầu vào XMT_REQ là on). Do đó, đầu vào XMT_REQ nên được kích
xung khi nhận được sườn xung lên để truyền một yêu cầu cho mỗi chuyển
tiếp dương của đầu vào EN.
Kiểu dữ liệu và toán hạng của các đầu vào/ra trong lệnh
USS_RPM_x
Đầu vào/ra
Kiểu dữ liệu
Toán hạng
XMT-REQ
BOOL
I, Q, M, SM, T, C, V, L
Drive
BYTE
VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD,
*AC, *LD, Constant
Param,
WORD
VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C,
Index
AC, AIW, *VD, *AC, *LD, Constant
DB-Ptr
DWORD
&VB
Value
WORD,

VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C,
DWORD,
AC, AQW, *VD, *AC, *LD
REAL
VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, *VD,
*AC
Done
BOOL
I, Q, M, S, SM, T, C, V, L
Error
BYTE
VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD,
*AC, *LD

9


- Đầu vào Drive là địa chỉ của MM mà lệnh USS_RPM_X được chuyển tới.
Địa chỉ hợp lệ là 0 đến 31.
- Param là số tham số (là giá trị cần đọc từ MM).
- Index là con trỏ chỉ vào giá trị để đọc.
- Value là giá trị thông số phản hồi.
- Đầu vào DB_Ptr được cung cấp bởi địa chỉ của bộ đếm 16 byte. Trong
lệnh USS_RPM_X, bộ đếm này dùng chứa kết quả của lệnh đưa đến từ MM.
Khi lệnh USS_RPM_X đã hoàn tất, đầu ra Done được set lên và đầu ra Error
(kiểu byte) và đầu ra Value chứa các kết quả của việc thực hiện lệnh. Đầu ra
Error và Value sẽ không hợp lệ cho đến khi đầu ra Done được set lên.
4. Lệnh USS _WPM _x:
Cấu trúc lệnh:

Có 3 lệnh ghi cho giao thức USS:
USS_WPM_W: là lệnh ghi một tham số Word.
USS_WPM_D: là lệnh ghi một tham số Double Word.
USS_WPM_R: là lệnh ghi một tham số thực.
Chỉ một lệnh đọc (USS_WPM_X) hoặc ghi (USS_WPM_X) có thể làm việc
tại một thời điểm.
Lệnh USS_WPM_X hoàn thành việc thực hiện lệnh khi MM nhận biết cách
thức của lệnh, hoặc khi một lỗi trạng thái được thông báo. Vòng quét vẫn tiếp
tục thực hiện trong khi quá trình chờ sự phản hồi.
- Bit EN phải được set để cho phép truyền đi các yêu cầu, và nên giữ lại ở
trạng thái đó cho đến khi bit Done được set lên – tín hiệu hoàn thành quá
trình (Ví dụ: một lệnh USS – WPM – X truyền đến MM ở mỗi vòng quét
khi đầu vào XMT_REQ là on). Do đó, đầu vào XMT_REQ nên được kích
xung khi nhận được sườn xung lên để truyền một yêu cầu cho mỗi chuyển
tiếp dương của đầu vào EN.
- Đầu vào Drive là địa chỉ của MM mà lệnh USS_WPM_X được chuyển
tới. Địa chỉ hợp lệ là 0 đến 31.

10


-

-

Param là số tham số.
Index là biến chỉ vào giá trị để đọc.
Value là giá trị của thông số cần ghi đến bộ nhớ RAM trong biến tần. Đối
với MM3 cũng có thể ghi giá trị này vào EEPROM, bằng cách cài đặt ở
tham số P971.

Đầu vào DB-Ptr được cung cấp bởi địa chỉ của bộ đếm 16 byte. Trong
lệnh USS_WPM_X, bộ đếm này dùng chứa kết quả của lệnh đưa đến từ
MM.
Khi lệnh USS_WPM_X đã hoàn tất, đầu ra Done được set lên và đầu ra
Error (kiểu byte) chứa các kết quả của việc thực hiện lệnh.
Khi đầu vào EEPROM được set lên, lệnh sẽ ghi vào cả bộ nhớ RAM và
EEPROM của biến tần. Khi đầu vào EEPROM không được set lệnh này sẽ
chỉ ghi vào bộ nhớ RAM vì MM3 không hỗ trợ chức năng này. Do đó cần
phải chắc chắn rằng đầu vào không được set để lệnh chỉ làm việc với
MM3.
Kiểu dữ liệu và toán hạng của các đầu vào/ra trong lệnh
USS_WPM_X
Đầu vào/ra
XMT-REQ
EEPROM
Drive

Kiểu dữ liệu
BOOL
BOOL
BYTE

Param, Index

WORD

DB-Ptr
Value

DWORD

WORD,
DWORD,
REAL

Done
Error

BOOL
BYTE

Toán hạng
I, Q, M, SM, T, C, V, L
I, Q, M, S, SM, T, C, V, L
VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD,
*AC, *LD, Constant
VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C,
AC, AIW, *VD, *AC, *LD, Constant
&VB
VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C,
AC, AQW, *VD, *AC, *LD
VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, *VD,
*AC
I, Q, M, S, SM, T, C, V, L
VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD,
*AC, *LD

Sử dụng các keypad có sẵn trên biến tần để cài đặt như sau:
Reset để cài đặt lại cho hệ thống
(tuỳ chọn):
P0010 = 30

P0970 = 1
Nếu bỏ qua bước này, các thông số tiếp theo sẽ được set theo các
giá trị: USS PZD length: P2012 Index0 = 2
USS PKW length: P2013 Index0 = 127
Cho phép truy nhập đọc/ghi các

11


thông số: P0003 = 3
Kiểm tra cài dặt thông số động cơ cho biến tần:
P0304 = điện áp động cơ (V) P0305 = dòng điện động cơ (A) P0307 = công
suất động cơ (W) P0310 = tần số động cơ (Hz) P0311 = tốc độ động cơ
(RPM)
 Các thông số cài đặt này có thể thay đổi tuỳ thuộc vào loại động cơ
được sử dụng.
Trước khi cài đặt các thông số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311, cần
thiết phải set thông số P0010 lên 1 trước. Sau khi kết thúc việc cài đặt, đặt
thông số P0010 về 0. Các thông số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311
chỉ có thể thay đổi trong chế độ quick commissioning.
- Định chế độ điều khiển từ xa hay tại chỗ (Local / Remove): P0700 Index0 =
5
- Đặt lựa chọn tần số setpoint cho USS ở cổng COM
P1000 Index0 = 5
- Định thời gian tăng tốc (tuỳ chọn), là thời gian để động cơ tăng tốc đến tốc
độ max: P1120 = 0 ¸ 650,00 (s).
- Định thời gian giảm tốc (tuỳ chọn), là thời gian để động cơ giảm dần tốc độ
cho đến khi dừng: P1121 = 0 ¸ 650,00 (s).
- Đặt tần số tham chiếu: P2000 = 1 đến 650 Hz
- Tiêu chuẩn hoá USS: P2009 Index0 = 0

 - Đặt giá trị tốc độ baud cho chuẩn RS-485: P2010 Index0 = 4 (2400
baud)
P2010 Index0 = 5 (4800 baud)
P2010 Index0 = 6 (9600 baud) P2010 Index0 = 7 (19200 baud)
P2010 Index0 = 8 (38400 baud) P2010 Index0 = 9 (57600 baud)
P2010 Index0 = 10 (115200 baud)
- Nhập địa chỉ biến tần:
P2011 Index0 = 0 đến 31
- Đặt thời gian trống giữa hai bức điện, đây là khoảng thời gian cho
phép giữa hai lần truy nhập dữ liệu bức điện. Nó được sử dụng để cắt biến
tần trong khoảng thời gian xảy
ra lỗi truyền thông. Thời gian này tính từ lúc sau khi một dữ liệu hợp
lệ của bức điện được nhận. Nếu có một dữ liệu không được nhận,
biến tần sẽ ngắt và hiển thị mã lỗi F0070. Đặt giá trị 0 để ngừng điều
khiển. P2014 Index0 = 0 đến 65,535 ms
- Chuyển dữ liệu từ RAM đến EEPROM: P0971 = 1 (bắt đầu chuyển).

12


Lưu cài đặt sự thay đổi các thông số vào EEPROM.
 Bước 2: :Lập trình PLC sử dụng thư viện lệnh USS
+ Lệnh USS_INIT
Khởi tạo chế độ truyền thông USS
 - Chân Mode cho phép hoặc không cho
phép chế độ USS Mode = 0 - Không cho
phép USS
Mode = 1- Cho phép khởi tạo USS
Có thể dùng chức năng này để thiết lập chế độ USS cho Port 0 (với PLC
có 1 cổng) lúc làm việc với USS. lúc làm việc với freeport bằng chương

trình.
- Chân Baud: chọn tốc độ truyền trong mạng: (9600)
- Chân Active: 16#1
- Chân Done: báo Chế độ USS được khởi tạo
- Chân error: lưu trạng thái lỗi
- Chân Active:số địa chỉ biến tần được kích hoạt sử dụng
 + Lệnh USS_CTRL
Chỉ một lệnh USS _CTRL được ấn định cho mỗi Drive.
- Bit EN phải được set lên mới cho phép lệnh USS_CTRL thực hiện.
Lệnh này luôn ở
mức cao (mức cho phép).
RUN (RUN/STOP) cho thấy drive là on hoặc off. Khi bit RUN ở mức
cao, MM nhận lệnh khởi động ở tốc độ danh định và theo chiều đã chọn
trước. Ðể Drive làm việc, các điều kiện phải theo đúng như sau:
+ Ðịa chỉ Drive phải được lựa chọn từ đầu vào Active trong lệnh USS_INIT.
+ Ðầu vào OFF2 và OFF3 phải được set ở 0.
+ Các đầu ra Fault và Inhibit phải là 0.
- Khi đầu vào RUN là OFF , một lệnh được
chuyển đến MM để điều khiển giảm tốc độ
động cơ xuống cho đến khi động cơ dừng.
- Ðầu vào OFF2 được sử dụng để cho phép điều
khiển, với tốc độ
chậm.

- Bit Resp_R báo nhận phản hồi từ Drive. Tất cả các
hoạt động của MM được thăm dò thông tin trạng thái.

13

Tại mỗi thời điểm, S7-200 nhận một phản hồi từ Drive,
bit Resp_R được set lên và tất cả các giá trị tiếp theo
được cập nhật.
 - Bit F_ACK (Fault Acknowledge) được sử dụng để nhận biết lỗi từ Drive. Các lỗi
của Drive được xoá khi F_ACK chuyển từ 0 lên 1.
- Bit Dir (Direction) xác định hướng quay mà MM sẽ điều khiển.
- Ðầu vào Drive (Drive address) là địa chỉ của MM mà lệnh USS_ CTRL điều khiển
tới. Ðịa chỉ hợp lệ: 0 đến 31.
- Ðầu vào Type (Drive type) dùng để lựa chọn kiểu MM. Ðối với thế hệ MM3 (hoặc
sớmhơn)đầu vào Type được đặt 0;
còn đối với MM4 giá trị
đặt là
1.
- Speed-SP (speed setpoint): là tốc độ cần đặt theo tỉ lệ phần trăm. Các giá trị âm sẽ
làm động cơ quay theo chiều ngược lại. Phạm vi đặt:
-200% ÷ 200%.
- Error: là một byte lỗi chứa kết quả mới nhất của yêu cầu truyền thông đến Drive.
- Status: là một word thể hiện giá trị phản hồi từ biến
tần.
- Speed là tốc độ động cơ theo tỉ lệ phần trăm. Phạm vi: -200% đến 200%.
- D-Dir: cho biết hướng quay.
- Inhibit: cho biết tình trạng của inhibit bit trên biến tần (0 - not inhibit, 1- inhibit ). Ðể
xoá
bit inhibit này, bit Fault phải trở về off, và các đầu vào RUN, OFF2,OFF3 cũng phải
trở
về off.
- Fault: cho biết tình trạng của bit lỗi ( 0 - không có lỗi, 1- lỗi ). Drive sẽ hiển thị mã
lỗi. Ðể xoá bit Fault, cần phải chữa lỗi xảy ra lỗi và set bit F_ACK.

14

Chương 2 Giới thiệu plc S7- 200 và biến tần MM420
I Giới thiệu về plc
1.1 BỘ ĐIỀU KHIỂN S7-200
1.1.1 giới thiệu
PLC S7-200 là thiết bị lập trình loại nhỏ (micro PLC) của hãng siemen (CHLB Đức) có cấu
trúc theo kiểu Module và có các Module mở rộng. Thành phần cơ bản của của S7-200 là :
khối xử lý trung tâm ( CPU : central Processing Unit) bao gồm hai chủng loại : CPU 21x và
22x. Mỗi chủng loại có nhiều CPU , loại CPU 21x hiện nay không còn sản xuất nữa, tuy
nhiên hiện vẫn sử dụng nhiều trong trường học và trong sản xuất.CPU 22x với tính năng
vượt trội hơn đã thay thế CPU 21x.
Các họ này khác nhau ở dung lượng bộ nhớ, module I/O, tập lệnh, số cổng giap tiếp…,
tuy nhiên về đại thể là giống nhau. PLC được lạp trình thông qua cổng COM maý tính
dùng chuẩn RS485 với phần mềm Step 7 Microwin ver 2.0 hay 3.x, 4.x theo theo kiểu kết
nối PPI (point to point interface), nếu qua cáp giao tiếp MPI (multi point interface) có thể
ghép nối 1 PC với nhiều PLC. Micro PLC Siemens ngoài S7-200 còn có họ S7-1200 lập
trình bằng phần mềm Simatic Step7 Basic V10.5
Chương trình PLC S7-200 được thiết kế dưới dạng chương trình chính (Main, OB),
chương trình con (SBR), chương trình ngắt (INT), vùng nhớ dữ liệu (Data block), khối hệ
thống (System Block)

1.1.2 Phân chia vùng nhớ trong S7-200 :
a) Vùng đệm ảo đầu vào ( I ; I0.0- I15.7 ):

15


- CPU sẽ truy cập các đầu vào vật lý tại đầu mỗi chu kỳ quét và ghi dữ liệu vào bộ đệm
ảo.

- Định dạng truy cập :

b) Vùng đệm ảo đầu ra ( Q ; Q0.0-Q15.7 ):
- Cuối mỗi chu kỳ quét, CPU S7-200 sẽ truy cập dữ liệu từ bộ đệm ảo xuất ra các đầu ra
vật lý.
- Định dạng truy cập :

c) Vùng nhớ biến ( V ; VB0-VB5119):
- Vùng nhớ này thường để lưu các kết quả trung gian của chương trình.
- Định dạng truy cập :

d) Vùng nhớ bít ( M ; M0.0-M31.7 ):
- Vùng nhớ này thường để lưu các kết quả trung gian của một thao tác hoặc các thông tin
điều khiển khác.
- Định dạng truy cập :

e) Vùng nhớ thời gian ( T ; T0-T255):
- Vùng nhớ này dùng cho các bộ thời gian của S7-200. Đối với một bộ Timer có hai hình
thức truy cập vùng nhớ, truy cập theo Timer bit hoặc Current Value.
- Định dạng truy cập :

16


Tùy theo lệnh sử dụng trong chương trình mà cho phép ta truy cập theo Timer bit hay
Current value.
f) Vùng nhớ bộ đếm ( C ; C0-C255 ):
- Vùng nhớ này dùng cho các bộ đếm của S7-200. Đối với một bộ Counter có hai hình
thức truy cập vùng nhớ, truy cập theo Counter bit hoặc Current Value.
- Định dạng truy cập :

- Tùy theo lệnh sử dụng trong chương trình mà cho phép ta truy cập theo Counter bit hay
Current Value.
g) Vùng nhớ thanh ghi tổng ( AC ; AC0-AC3 ):
- Thanh ghi tổng thường được dùng để truyền tham số vào và ra cho các thủ tục, lưu trữ
các kết quả trung gian của một phép tính.
- Định dạng truy cập :

h) Vùng nhớ đặc biệt ( SM ) :
- Vùng nhớ này cung cấp các bit truyền thông giữa CPU và chương trình. Các bit này
được dùng để lựa chọn và điều khiển một số chức năng đặc biệt của CPU S7-200.

17


- Định dạng truy cập :

SM 0.0
SM 0.1
SM 0.2
SM 0.3
SM 0.4
SM 0.5
SM 0.6
SM 0.7
SM 1.0
SM 1.1
SM 1.2
SM 1.3
SM 1.4

SM 1.5
SM 1.6
SM 1.7
SMB2

Luôn Luôn ON
ON ở chu kì quét đầu
ON khi dữ liệu cần lưu trong RAM bị mất( 1
chu ky)
ON khi RUN
Xung nhịp chu kỳ 1 phút
Xung nhịp chu kỳ 1 s
Xung nhịp có chu kỳ bằng 2 lần chu kỳ quét
Phản ành vị trí MODE SWITCH của PLC,
OFF:TERM, ON :RUN
ON khi kết quả tính là Zero
ON khi bị tràn
ON khi kết quả âm
ON khi chia cho zero
ON khi bảng gị tràn (xem lệnh bảng)
ON khi bảng bị trống (xem lệnh bảng)
ON khi lệnh BCD-I không thục hiện được
ON khi lệnh ATH không thực hiện được
Chứa kí tự từ Port 0/1 ở chế độ truyền thông
freeport

j) Vùng nhớ đầu vào tương tự ( AI ):
- S7-200 chuyển một giá trị tương tự thành một giá trị số có độ lớn 16 bit. Do độ lớn dữ
liệu truy cập là một từ, mặt khác khi truy cập đầu vào tương tự luôn sử dụng định dạng
theo từ, do vậy địa chỉ byte cao luôn là số chẳn. Ví dụ AIW0,AIW2, AIW4. Giá trị đầu

vào analog dưới dạng chỉ đọc.
- Định dạng truy cập :

k) Vùng nhớ đầu ra tương tự ( AQ ):
- S7-200 chuyển một giá trị số có độ lớn 16 bít thành một giá trị tương tự dưới dạng dòng
điện hoặc điện áp tỷ lệ với giá trị số đó. Do độ lớn dữ liệu chuyển đỏi là một từ, nên địa
chỉ byte cao luôn là số chẵn. Ví dụ AQW0, AQW2, AQW4. Giá trị đầu ra analog dưới
dạng chỉ ghi.

18


- Định dạng truy cập:

Để mở rộng khả năng ta ghép thêm các module mở rộng, tối đa 7 module cho CPU
224/226
1.1.3 Lựa chọn ngôn ngữ lập trình :
Trong S7-200 cho phép lựa chọn 3 ngôn ngữ lập trình :
- Ngôn ngữ LADDER ( LAD ).
- Ngôn ngữ STL.
- Ngôn ngữ FBD.
Ba ngôn ngữ này về mặt hình thức có thể chuyển đổi lẫn cho nhau. Việc lựa chọn
ngôn ngữ lập trình là tùy theo thói quen, sở thích cũng như kinh nghiệm của người sử dụng.
chung ta sử dụng ngôn ngữ LADDER. Là ngôn ngữ lập trình đồ họa dựa trên cơ sở sơ đồ
trang bị điện, việc kết nối lập trình đồ họa giống với việc thiết lập các sơ đồ relay- contactor.
Một chương trình nguồn viết bằng LADDER được tổ chức thành các network, mỗi network
thực hiện một công việc nhỏ
1.1.4 Tập lệnh của S7-200 rất nhiều, sau đây em xin trình bày một số lệnh S7- 200
phục vụ cho đề tài:
1: Lệnh BIT

2: Lệnh đặt/xóa:
Lênh S, SI cho môt loạt n bit (1..255) liên tíêp nhau ON khi điêù kịên ON và giữ
nguyên khi điều kiện OFF trở lại
Lệnh R, RI cho một loạt n bit liên tiếp nhau OFF khi điều kiện ON và giữ nguyên khi
điều kiện OFF trở lại

19


Lệnh SR có hai ngõ vào S và R, nếu S ON và R ON đồng thời hay OFF thì một bit nội
set, nếu S OFF và R ON thì bit nội xóa, ngõ vào S ưu tiên hơn.
Lệnh RS có hai ngõ S và R, nếu R ON và S ON đồng thời hay OFF thì một bit được
xóa, nếu R OFF và S ON thì bit được set, ngõ vào R ưu tiên hơn.
3: Lệnh so sánh
So sánh hai số n1 và n2 theo byte không dấu B, số nguyên có dấu 16 bit I, số nguyên
có dấu 32 bit D, số thực R theo các phép <, ==, >, <>, <=, >=, kết quả so sánh là logic ON
nếu thỏa điều kiện so sánh
Ví dụ

4 :Lệnh số học
- ADD_I/ SUB_I/ MUL_I/ DIV_I Cộng/ trừ/ nhân/ chia số nguyên 16 bit in1 vào
in2, kết quả trong out
- ADD_DI/ SUB_DI/ MUL_DI/ DIV_DI Cộng/ trừ/ nhân/ chia số nguyên 32 bit, kết
quả 32 bit.
- ADD_R/ SUB_R/ MUL_R/ DIV_R Cộng/ trừ/ nhân/ chia số thực 32 bit
Trong STL các lệnh này có dạng lệnh in1, out
+I, +D, +R: out= in1 + out
-I, -D, -R : out= out - in1
I, *D, *R : out= out * in1

/I, /D, /R : out= out/ in1

20


- MUL Nhân hai số 16 bit, kết quả 32 bit
- DIV chia hai số 16 bit cho thương số16 bit trong word thấp và dư số 16 bit trong
word cao từ kép out
Trong STL các lệnh ày có dạng
MUL in1, out: nhân word thấp của out với word in1, kết quả trong out
DIV in1, out: word thấp của out chia cho word in1, dư số 16 bit trong word cao cuả từ
kép out, thương số 16 bit trong word thấp
- Ví dụ:

5: Lệnh đổi

- ROUND đổi thực sang số nguyên kép làm tròn
- TRUNC đổi số thực sang số nguyên kép làm bỏ phần lẻ
6: Lệnh Logic
Thực hiện phép tính giữa hai byte, word, double word
Lệnh AND : ANDB, ANDW, ANDD
Lệnh OR: ORB, ORW, ORD
Lệnh XOR: XORB, XORW, XORD
Lệnh INV: INB, INW, IND

21


7: Gọi chương trình con
Có thể có tối đa 64 chương trình con, chương trình con viết sau chương trình chính và

được đóng khung bằng SBR_N RET. Chương trình con được gọi bằng lệnh CALL SBR_N.
chương trình con có thể kèm tham số vào ra

Tham số vào ra được khai báo trong bảng biến cục bộ của chương trình con.

8: Lệnh PID ( đề cập ở chương 4).
9:lệnh chuyển đổi

EN: ngõ vào cho chép
IN: giá trị cần chuyển đổi
OUT giá trị đã chuyển đổi
Tương tự ta có hàm chuyển đổi sau:
I_DI: đổi số nguyên 16bit sang số nguyên 32 bit
DI_I: đổi số nguyên 32bit sang số nguyên 16 bit
DI_R: đổi số nguyên sang số thực
BCD_I : đổi số BCD 16 bit sang số nguyên 16 bit
10: Lệnh ngắt ngõ vào

22


II Biến tần M420 (MICROMASTER MM420)
2. 1 sơ đồ nguyên lý của biến tần MM420

2. 2Nguyên lý hoạt động bộ biến tần
- Biến tần thay đổi điện áp hay tốc độ cho động cơ xoay chiều bằng cách chuyển đổi dòng
điện xoay cung cấp,chiều 1 pha hoặc 3 pha thành dòng điện 1 chiều trung gian sử dụng cầu
chỉnh lưu sau đó điện áp 1 chiều chỉnh lưu được cho qua các tụ điện để san phẳng điện áp
một chiều sau khi chỉnh lưu sau đó lại được nghịch lưu thành điện áp xoay chiều cung cấp
cho động cơ với giá trị tần số thay đổi.Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ

IGBT(transitor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung(PWM)
- Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn hiện nay tần số chuyển mạch
xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm làm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất
trên lõi sắt động cơ.hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ
và tần số vô cấp tùy theo bộ điều khiển

23


2.3 Các tính chất của biến tần MM420
a,Các đặc điểm chính
 Dễ dàng lắp đặt đặt các thông số vận hành
 Thời gian tác động đến các tín hiệu điều khiển nhanh
 Đấu nối cáp đơn giản
 Có các đầu ra rơle đầu ra tương tự và đầu ra số
 Tần số chuyển mạch cao làm giảm độ ồn của động cơ khi làm việc
 Những lựa chọn ngoài cho truyền thông với PC panel vận hành cơ bản(BOP) panel
điều khiển cấp cao(AOP) và module kết nối mạng Profibus
b,Các đặc tính làm việc
 Điều khiển dòng từ thông (FCC) để cải thiện tác động và điều khiển động cơ động
 Giới hạn dòng điện nhanh(FCL) để làm việc với phần cơ khí dừng tự do
 Kết hợp hãm dùng dòng DC Với chương trình điều khiển thời gian khởi động/dừng
động cơ mềm
c,Các đặc tính bảo vệ
 Bảo vệ cho cả biến tần và động cơ
 Bảo vệ quá áp và thấp áp
 Bảo vệ quá nhiệt biến tần
 Bảo vệ nối đất
 Bảo vệ ngắn mạch
 Bảo vệ nhiệt động cơ

2.4 Thông số kỹ thuật
Tần số đầu vào

47Hz-63Hz

Tỉ số nguồn vào

> 0.7

Tần số đầu ra

0Hz- 650Hz

Độ phân giải

0.0lHz

Đặc tính quá tải

200% trong 3s và 150% trong 60s

Chế độ bảo vệ

Quá áp, thấp áp, quá nhiệt

Các chế độ bảo vệ thêm

Ngắn mạch, chạm đất, không tải(hở mạch)

Đầu vào tương tự/ PID

3. Đơn cực :0-l0V hoặc 2-10V( nên dùng biến trở 4,7K)
G-20mA hoặc 4-20mA Lưỡng cực :-l0 - +10V

Độ phân giải đầu vào 10 bít
tương tự
Đầu ra tương tự

1 đầu, 0-20mA/4-20mA, độ ổn định 5%

Độ ổn định điểm đặt

Tương tự <1%
Số < 0.02%

24


Giám sát nhiệt motor

đầu vào PTC

Đầu ra điều khiển

2 rơ le 230V AC/ 0.8A, 30V DC/2A

Giao tiếp

RS485

Nhiệt độ hoạt động

0-50oC

Nhiệt độ chịu đựng

-40-70oC

Sử dụng ở độ cao


Hiệu suất

97%

Độ âm

95%

2.5 Cách đấu nối mạch lực
Có thể tiếp cận với các đầu nối nguồn điện vào và các đầu nối ra của động cơ bằng cách
tháo các phần cỏ máy phía trước.Các bước thực hiện như hình dưới đây:

Sơ đồ mạch động lực nhìn chung của các loại mạc biến tần đều như nhau ta có thể đấu
như sau:

25