Xây dựng hệ (SCADA) giám sát, điều khiển ổn định tốc độ động cơ và cảnh báo tốc độ động cơ với dải đo: 0 ÷1500 vp.

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN


Họ và tên HS-SV:
1.Đào Ngọc Khánh

2.Nguyễn Đức Kiên
3.Vũ Thái Bảo
4.Phạm Văn Phong
5.Hoàng Trọng Thủy
Lớp ĐH TĐH-1
Khóa : 07

Giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Bá Khá
Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 1


Đề bài 3: Xây dựng hệ (SCADA) giám sát, điều khiển ổn định tốc độ động cơ và
cảnh báo tốc độ động cơ với dải đo: [0 ÷1500]v/p.

PC

Control Board
START

Bộ ĐK

STOP
I/O

RUN
SLA

SHA

Biến tần

Encorder

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 2


Trong đó:
PC: Máy tính điều khiển và giám sát
Bộ ĐK: Trạm điều khiển (PLC, VXL…)
Bảng điều khiển tại chỗ.
• Các nút ấn START, STOP: để khởi động và dừng hệ thống,
• Đèn RUN; Báo hệ thống làm việc,
• Đèn TLA: cảnh báo mức thấp,
• Đèn THA: cảnh báo mức cao.
Phần báo cáo:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết
1.1 Mục đích

1.2 Phương pháp đo (Tùy theo đề tài là đo đại lượng gì ?)
1.3 Tìm hiểu về đối tượng điều khiển.
1.4 Tìm hiểu về bộ điều khiển (Loại PLC, VĐK… mà mình lựa chọn)
1.5 Tìm hiểu về HMI (WinCC, OPC, Visual Basic, C++…)
Chương 2: Thiết kế thệ thống
2.1 Lựa chọn thiết bị (Các thiết bị, liên quan đến đại lượng đo và cơ cấu chấp hành
mà đề tài thực hiện)
2.2 Xây dụng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây
2.3 Xây dựng thuật toán
2.4 Xây dựng phần mềm
2.5 Thiết kế giao diện HMI
Chương 3: Kết quả đề tài
3.1 Kết quả nghiên cứu lý thuyết
3.2 Kết quả thực nghiệm (Chạy mô hình thực nếu có)
Kết luận
Phụ lục

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 3


Lời nói đầu
Đất nước ta trên con đường tiến lên một đất nước công nghiệp hóa hiện đại hóa.
Để đạt được mục tiêu đó thì ngành công nghiệp máy tính là một ngành then chốt để
tiến lên công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.
Ngày nay trong các nhà máy xí nghiệp hay công xưởng, đều sử dụng máy tính
vào việc đo lường điều khiển tính toán, quán lý hành chính, nhờ có đặc điểm gọn
nhẹ độ tin cậy cao. Linh hoạt và đơn giản trong sử dụng đặc biệt là nền công
nghiệp hiện đại máy tính điện tử không những góp phần vào việc nâng cao năng

suất lao động, và đóng góp phần vào việc sức khỏe của con người.
Để hoàn thành công việc trên chúng ta phải kết nối máy tính với nhau. Và các
thiết bị ngoại vi khác nhập dữ liệu sử lý dữ liệu cho các thiết bị khác, để thực hiện
được trước tiên ta phải kết nối phần cứng cho phù hợp và viết chương trình truyền
dữ liệu.

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 4


Chương 1: Cơ sở lý thuyết
1.1.Mục đích:
Hiện nay các nghành công nghiệp đã và đang ứng dụng tự động hóa vào các
quá trình sản xuất nhằm tạo ra năng suất cao, hạ giá thành sảm phẩm, giảm sức lao
động của con người. Việc ứng dụng SCADA vào điều khiển quá trình công nghệ
đã làm cho công việc thiết kế, lắp đặt, giám sát trở lên đơn giản và đem lại hiệu
quả cao. SCADA có khả năng lập trình được các quá trình phức tạp, sửa đổi
chương trình dễ dàng. Ứng dụng biến tần động cơ được sử dụng nhiều, nó giúp
cho việc điều khiển động cơ phù hợp với yêu cầu sử dụng, tiết kiệm dược năng
lượng. Trong đề tài này đề cập đến việc , xây dựng hệ (SCADA) giám sát, điều
khiển ổn định tốc độ động cơ và cảnh báo tốc động cơ với dải đo: [0 ÷1500]v/p.
1.2.Phương pháp đo:
Có 3 phương pháp dùng để đo tốc độ của vòng quay khác nhau, tùy từng vào
mục đích sử dụng để có thể đo được tốc độ vòng quay động cơ chính xác nhất.
1.2.1.Phương pháp đo tiếp xúc:
Đây là phương pháp cũ nhất trong các phương pháp đo rpm. Tốc độ vòng
quay của vật cần đo sẽ được cảm biến chuyển đổi thành tín hiệu điện, tín hiệu này
sẽ được thiết bị phân tích và hiển thị. Phương pháp đo này vẫn được sử dụng
thường xuyên nhưng chủ yếu dùng cho những vật có vận tốc quay thấp từ 20 rpm

đến 20.000 rpm. Sự bất lợi của phương pháp đo này là tốc độ quay của tải phụ
thuộc rất nhiều vào lực tiếp xúc. Ngoài ra, phương pháp đo này không thể đo cho
những vật có kích thước nhỏ. Nếu như tốc độ vòng quay quá lớn cảm biến sẽ bị
trượt ra ngoài.
1.2.2.Phương pháp đo không tiếp xúc ( đo rpm bằng phản quang )
Tốc độ vòng quay sẽ được đo bằng cách đo thời gian của chùm tia phản xạ tại vật
cần đo. Thiết bị sẽ phát ra 1 chùm tia hồng ngoại, chùm tia ánh sáng này sẽ bị phản
Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 5


xạ lại tại vật cần đo bởi tấm phản quang được dán trên vật cần đo. Chú ý rằng
khoảng cách lớn nhất giữa tấm phản quang và thiết bị đo không vượt quá 350 mm).
Phương pháp đo này sẽ cao cấp hơn phương pháp đo tiếp xúc. Tuy nhiên, không
phải lúc nào ta cũng có thể dán được tấm phản quang lên trên vật cần đo.
Dải đo: 20 rpm đến 100.000 rpm
1.2.3.Phương pháp đo rpm sử dụng tần số chớp.
Dựa vào nguyên lý của tần số chớp, các vật thể sẽ đứng yên trong mắt người quan
sát khi tần số chớp tốc độ cao đồng bộ với sự di chuyển của vật. Phương pháp đo
này có những đặc tính nổi bật hơn các phương pháp đo khác là: Phương pháp đo có
thể đo được cho những vật rất nhỏ hoặc đo được ở những nơi ta không chạm đến
được. Không cần thiết phải dán tấm phản quang lên vật cần đo. Ví dụ như ta không
cần thiết phải dừng lại quy trình sản xuất.
Dải đo: 30 rpm đến 20.000 rpm.
1.3.Tìm hiểu về bộ điều khiển (PLC)

.

1.3.1 Khái quát về PLC

Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa nhu cầu về một bộ điều khiển dễ
sử dụng, linh hoạt và có giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển các hệ thống điều
khiển lập trình – một hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay
các quá trình hoạt động. Trong hoàn cảnh đó, bộ điều khiển lập trình được thiết kế
nhằm thay thế phương pháp truyền thống dùng rơle và thiết bị rời cồng kềnh, và bộ
điều khiển đã tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên
việc lập trình các lệnh logic cơ bản. Ngoài ra PLC còn có thể thực hiện những tác
vụ khác như: định thời, đếm,…làm tăng khả năng điều khiển cho những hoat động
phức tạp, cả với loại PLC nhỏ nhất…
Cách hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thái tín hiệu ở ngõ vào được
đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương trình và kích
Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 6


ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng. Với các mạch giao tiếp
chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến những cơ
cấu tác động có công suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu ở ngõ
vào mà không cần có mạch giao tiếp hay rơle trung gian. Tuy nhiên cần phải có
mạch điện tử công suất trung gian khi PLC điều khiển các thiết bị có công suất lớn.
Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà
không cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối cứng, chỉ có sự thay đổi về chương
trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng.
Hơn nữa chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động
nhanh hơn so với những hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi cần phải thực
hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời.Về phần cứng PLC tương tự như
máy tính truyền thống, và chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều
khiển trong công nghiêp:
• Có khả năng khử nhiễu tốt.

• Kết cấu chắc chắn do đó nâng cao độ tin cậy đồng thời kết cấu nhỏ gọn giảm
bớt không gian yêu cầu.
• Dựa vào nền vi xử lí giúp nâng cao khả năng giao tiếp, khả năng đa nhiệm.
• Cấu trúc dạng môđun cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả năng bằng việc
nối thêm môđun mở rộng vào ra và có thêm các môđun chức năng chuyên
dùng. Các trạm vào ra từ xa giúp tiết kiệm dây và ống dẫn.
• Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn
hóa.
• Hiển thị chuẩn đoán làm cho việc chuẩn đoán dễ dàng hơn, giảm thời gian
khắc phục sự cố.
• Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu và dễ sử dụng (ladder, instruction và
functionchart)
• Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng.
Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 7


Cấu trúc của PLC có dạng module và linh hoạt cho phép các yếu tố phần
mềm, phần cứng mở rộng khi các yêu cầu ứng dụng thay đổi.Khi mà ứng dụng
vượt quá giới hạn của phần cứng PLC thì bộ PLC cũ có thể thay thế đơn giản với
PLC mới có bộ nhớ và dung lượng vào ra lớn hơn trong khi phần cứng cũ có thể tái
sử dụng cho các ứng dụng nhỏ hơn. Một hệ thống PLC mang lại nhiều lợi ích với
giải pháp điều khiển từ độ tin cậy đến khả năng lặp lại chương trình.
1.3.1.1. Liệt kê một số lợi ích mà PLC mang lại.
• Nhờ kết cấu chắc chắn nên độ tin cậy được nâng cao.
• Bộ nhớ lập trình được do đó thay đổi đơn giản cũng như điều khiển linh
hoạt.
• Kích thước nhỏ gọn nên không gian yêu cầu giảm bớt.
• Dựa vào nền vi xử lí giúp nâng cao khả năng giao tiếp, khả năng đa nhiệm.

• Bộ đếm và bộ định thời bằng phần mềm giúp giảm bớt phần cứng, thay đổi
giá trị đặt trước dễ dàng.
• Role điều khiển bằng phần mềm làm cho giá thành dây dẫn, phần cứng
giảm, đồng thời giảm yêu cầu không gian.
• Tổ chức theo kiểu module cho phép cài đặt linh hoạt, dễ dàng,giảm giá trị
phần cứng và có khả năng mở rộng.
• Hạn chế được các tùy biến điều khiển, có khả năng điều khiển được nhiều
thiết bị hơn nhờ giao diện vào, ra đa dạng.
• Các trạm vào ra từ xa giúp tiết kiệm được dây và ống dẫn .
• Hiển thị chuẩn đoán làm cho khả năng chuẩn đoán lỗi dễ dàng hơn do vậy
giảm thời gian khắc phục sự cố.
• Giao diện vào ra module làm cho panel điều khiển gọn gàng, dễ đi dây, dễ
bảo dưỡng.
• Ngắt vào/ra nhanh chóng mà không làm xáo trộn đến dây dẫn.

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 8


Các biến hệ thống được lưu trong bộ nhớ dữ liệu thuận lợi cho việc quản lí,
tạo báo cáo.
1.3.1.2. Các bộ PLC thường gặp.
Sau đây là một số các bộ PLC thường gặp sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp:
• Bộ PLC ALLEN-BRADLEY SLC500 của hãng AMATROL Mỹ.
• Họ các bộ PLC Simatic S5, Simatic S7 của hãng Siemens, cộng hoà liên
bang Đức.
• Các họ PLC Series 90 TM của hãng Fanme, Nhật Bản.
• Các họ PLC CQM1, CPM1, CPM1A và SRM1 của hãng OMRON, Nhật

Bản.
1.3.1.3. Chức năng của các bộ PLC.
Các bộ PLC cung cấp hệ điều khiển thích hợp cho các máy móc và các ứng
dụng trong công nghiệp, chỉ với một máy tính để lập trình cho PLC, thay vì phải sử
dụng các thiết bị phần cứng cồng kềnh như: các cuộn Rơle và các công tắc điện.
Các bộ PLC có thể điều khiển thích hợp với bất kỳ loại máy móc hay hệ thống
công nghiệp nào như là:
•
•
•
•
•

Các Robot.
Điều khiển môi trường trong các công trình xây dựng.
Các dây chuyền lắp ráp.
Các hệ thống an toàn.
Các dây truyền tự động.
Về cơ bản, chức năng của bộ điều khiển Lôgic khả lập trình cũng giống như

chức năng của bộ điều khiển thiết kế trên cơ sở các Rơle hoặc các thành phần điện
tử khác nhưng ở PLC mang tính nhỏ gọn và linh hoạt hơn trong việc thay đổi các
ứng dụng điều khiển mà không phải thay đổi phần cứng điều khiển:

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 9


• Thu nhận các tín hiệu đầu vào và phản hồi (từ các cảm biến, các công tắc

hành trình).
• Liên kết, ghép nối lại và đóng mở mạch phù hợp với chương trình.
• Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh các thông tin
thu được từ các đầu vào.
• Đưa các lệnh điều khiển đó đến các địa chỉ thích hợp ở đầu ra.

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 10


Các bộ phận của PLC.

Hình 1.1. Các bộ phận cơ bản của PLC

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 11


Hình 1.2. Sơ đồ khối của PLC

Mỗi môđun được cắm lên đáy hộp nhờ các giắc cắm và qua các giắc cắm nối
với luồng liên lạc nội bộ. Luồng này cũng có thể đưa tín hiệu ra ngoài. Có hai cách
nối nối với ngoài:
• Nối trực tiếp bằng dây dẫn.
• Qua các mối liên lạc nối tiếp hoặc song song có giắc cắm.
Số lượng môđun vào ra có thể thay đổi nhiều hay ít tuỳ theo nhu cầu điều
khiển nhưng không thể vượt quá khả năng của bộ nhớ. Nếu cần có thể tăng thêm
bộ nhớ phụ.

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 12


Luång liªn l¹c néi bé

M«®un
Nguån

Trung t©m
Xö lý

M«®un
vµo

M«®un
ra

vµo

ra

M«®un
phèi
ghÐp

Bé
nhí

Nguån

Hình 1.3 Sơ đồ về sự liên lạc giữa các module.
1.3.1.5 .Sự hoạt động của PLC theo vòng quét.
Hoạt động của một bộ PLC có thể được mô tả tóm tắt như sau: PLC tiến hành
hoạt động bằng cách kiểm tra trạng thái các đầu vào của nó và so sánh chúng với
logic chương trình. Các đầu ra sau đó được kích hoạt on hay off tuỳ thuộc vào
logic các dòng lệnh trong chương trình của PLC. PLC không quan tâm đến việc
thiết bị nào được nối với các môđun vào ra của nó mà chỉ kiểm tra xem trạng thái
của các đầu vào là on hay off và thực hiện kích hoạt các đầu ra theo chương trình
của nó. Điều này làm cho PLC trở thành một bộ điều khiển lí tưởng cho mọi thiết
bị công nghiệp.
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là một
vòng quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyền dữ liệu từ
các cổng vào số tới vùng đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình.
Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết
thúc của khối OB1 (Block End). Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 13


chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vòng quét được kết thúc
bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.
Chú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào/ra tương tự nên
các lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ
không thông qua bộ đệm.
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gian vòng quét

(Scan time). Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào
cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Có vòng quét thực hiện
lâu, có vòng quét thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được
thực hiện, vào khối lượng dữ liệu truyền thông... trong vòng quét đó. Như vậy giữa
việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửi tín hiệu điều khiển tới
đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét. Nói cách
khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều
khiển trong PLC. Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thời gian thực của chương
trình càng cao.

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 14


Hình 1.4: sự hoạt động của PLC theo vòng quét

PLC thực hiện vòng quét. Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế
độ ngắt, ví dụ như khối OB40, OB80..., chương trình của các khối đó sẽ được thực
hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại. Các khối
chương trình này có thể thực hiện tại mọi điểm trong vòng quét chứ không bị gò ép
là phải ở trong giai đoạn thực hiện chương trình. Chẳng hạn nếu một tín hiệu báo
ngắt xuất hiện khi PLC đang ở giai đoạn truyền thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ
tạm dừng công việc truyền thông, kiểm tra, để thực hiện khối chương trình tương
ứng với tín hiệu báo ngắt đó. Với hình thức xử lí tín hiệu ngắt như vậy, thời gian
vòng quét sẽ càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng quét.
Do đó, để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối
không nên viết chương trình xử lí ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế
độ ngắt trong chương trình điều khiển.
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng

trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong giai
Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 15


đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý. Ở một số module CPU, khi gặp lệnh
vào/ra ngay lập tức, hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương
trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp tới cổng vào/ra.
1.3.1.6 Các ngôn ngữ lập trình của PLC.
Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ
các ứng dụng khác nhau. Có 3 ngôn ngữ lập trình chính đó là:
• Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement List). Đây là dạng ngôn
ngữ lập trình thông thường của máy tính. Một chương trình được ghép bởi
nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và
đều có cấu trúc chung “tên lệnh + toán hạng” .
• Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic). Đây là dạng ngôn
ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic.
• Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram). Đây cũng
là kiểu ngôn ngữ đồ hoạ dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều
khiển số.

Ladder Diagram LAD
I:1 I:1
0

2

I:2

I:2

0

Statement List STL

O:3
0

2

A
A
O
A
A
=

Function Block Diagram
FBD

I 0.0
I 0.1

I 0.0

I 0.2
I 0.3
Q 4.1

I 0.2

I 0.1

I 0.3

&
&

1 Q 4.1

Hình 1.5: Ba kiểu ngôn ngữ lập trình cho PLC

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 16


Một chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang được dạng
STL, nhưng ngược lại thì không. Trong STL có nhiều lệnh không có trong LAD
hay FBD. Rất nhiều phần mềm lập trình cho PLC cho phép người lập trình chuyển
từ chương trình viết theo dạng LAD hoặc FBD sang chương trình dạng STL.

1.3.2 .Các module, đối tượng mở rộng mở rộng.
1.3.2.1 Giới thiệu modul analog.
Trước hết bạn hãy so sánh việc cộng hai tín hiệu tương tự (analog) với việc
cộng hai tín hiệu số (digital), công việc nào đơn giản hơn khi mà kỹ thuật số
phát triển như hiện nay?
Hay ta lấy một ví dụ đơn giản như sau : Ta cần điều khiển nhiệt độ của một
lò nung sao cho đạt được chất lượng nào đó. Làm thế nào để đo nhiệt độ về và xử

lý nhiệt độ đó như thế nào trong bài toán điều khiển?
Một trong những công cụ được sử dụng là module analog.
-

Vậy Module analog là gì?
Các bạn đã biết được những gì về module analog ?
Bạn đã từng sử dụng chưa ?
Nguyên lý hoạt động chung của module analog là gì ?

a, Khái niêm về modul analog
Modul analog là một công cụ để sử lý tín hiệu tượng tự thông qua việc sử lý
các tín hiệu số
b, Analog input:
Thực chất đó là mộ bộ biến đổi tương tự số (A/D) nó chuyển tín hiệu tương tự
từ đầu vào thành các con số ở đầu ra dùng để kết nối các thiết bị đo với bộ điều
khiển chẳng hạn như đo nhiệt độ .
c,Analog output
Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 17


Analog output cũng là một phần của module analog. Thực chất nó là một bộ
biến đổi số - tương tự (D/A). Nó chuyển tín hiệu số ở đầu vào thành tín hiệu tương
tự ở đầu ra. Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đo tương tự. Chẳng hạn như
điều khiển Van mở với góc từ 0-100%, hay điều khiển tốc độ biến tần 0-50Hz.
d, Nguyên lý hoạt động chung của các cảm biến và các tín hiệu đo chuẩn trong
công nghiệp.
Thông thường đầu vào của các module analog là các tín hiệu điện áp hoặc
dòng điện. Trong khi đó các tín hiệu tương tự cần xử lý lại thường là các tín hiệu

không điện như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, khối lượng . . . Vì vậy người ta
cần phải có một thiết bị trung gian để chuyển các tín hiệu này về tín hiệu điện áp
hoặc tín hiệu dòng điện – thiết bị này được gọi là các đầu đo hay cảm biến.
Để tiện dụng và đơn giản các tín hiệu vào của module Analog Input và tín
hiệu ra của module Analog Output tuân theo chuẩn tín hiệu của công nghiệp.Có 2
loại chuẩn phổ biến là chuẩn điện áp và chuẩn dòng điện.
- Điện áp : 0 – 10V, 0-5V, ± 5V…
- Dòng điện : 4 – 20 mA, 0-20mA, ± 10mA.
Trong khi đó tín hiệu từ các cảm biến đưa ra lại không đúng theo chuẩn . Vì
vậy người ta cần phải dùng thêm một thiết chuyển đổi để đưa chúng về chuẩn công
nghiệp.
1.3.2.2 Giới thiệu chung về analog EM235.
EM 235 là một modul tượng tự gồm 4 AI và 1 AO 12 bít có tich hợp các bộ
chuyển đổi A/D ,D/A ở bên trong .
Các thành phần của modul analog EM235.

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 18


Hình 1.6 : Các thành phần của modul analog EM235

Thông tin sản phẩm
Thành phần
4 đầu vào tương tự A+ , A- , RA
được kí hiệu bởi
B+ , B- , RB
các chữ cái
C+ , C- , RC

A,B,C,D
D+ , D- , RD

Mô tả
Các đầu nối của đầu vào A
Các đầu nối của đầu vào B
Các đầu nối của đầu vào C
Các đầu nối của đầu vào D

1 đầu ra tương tự (MO,VO,IO)

Các đầu nối của đầu ra

Gain

Chỉnh hệ số khuếch đại

Offset

Chỉnh trôi điểm không

Switch cấu hình

Cho phép chọn dải đầu vào và độ phân
giải

Sơ đồ khối của đầu vào Analog.
Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 19

Sơ đồ khối đầu ra Analog

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 20


EM235
Model

4 đầu vào × 12 bits
1 đầu ra x 12 bits

Mô tả sản phẩm
Thông số kỹ thuật
Dòng tiêu thụ từ bus

20mA

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 21


Dòng tiêu thụ từ L

60mA

Điện năng tiêu thụ

2W

Số đầu vào tương tự

4

Số đầu ra tương tự

1

Dạng đầu vào/ra

Vi phân
0 đến 50 mV; 0 đến 100 mV; 0 đến 500 mV; 0 đến
1V

Dải điện áp vào

0 đến 5 V; 0 đến 10 V; +/- 25 mV; +/- 50 mV;
+/- 100 mV; +/- 200 mV; +/- 500 mV; +/- 1 V; +/2.5 V; +/-5 V; +/- 10V

Dải dòng vào

0 đến 20 mA

Dải điện áp ra

10V~10V

Dải dòng ra

4~20mA

Số bít chuyển đổi

12 bit với áp, 11 bit với dòng

Dải số chuyển đổi(2
cực)
Dải số chuyển đổi(đơn
cực)

-32,000 to +32,000

0 to +32,000

Độ dài cáp(ko chống 300m
nhiễu)
Trở kháng đầu ra

≥10M Ω với tín hiệu áp
250 Ω với tín hiệu dòng

Thời gian chuyển đổi

<250µs

Chế độ loại trừ chung

40db,DC to 60Hz

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 22


Chế độ điện áp

Tín hiệu áp + điện áp chung≤12V

Áp lớn nhất

30V DC

Dòng lớn nhất

32mA

Kích thước (RxCxD)

120.5×80×62

(mm)
Mã số module PLC

... 235-0KD22-0XA0

Bảng 1.1 : thông tin sản phẩm analog EM235

Các module mở rộng khác :
• Module đầu vào số: EM 221 có nhiều loại bao gồm 8/16 đầu vào và điện áp
24VDC/120-230VAC.
• Module đầu ra số: EM 222 bao gồm 4/8 đầu ra 24VDC/Relay/230VAC.
• Module vào/ra số: EM 223 bao gồm 4/8/16 đầu vào số 24VDC và 4/8/16
đầu ra 24VDC/Relay/230VAC.
• Module đầu vào tương tự: EM 231 từ 2/4 đầu vào với các loại tín hiệu 010V, 4-20mA.
• Module đầu ra tương tự: EM 232 có 2 đầu ra.
1.4.Tìm hiểu về phương pháp điều khiển.
1.4.1.Phương pháp điều khiển PID
Bộ điều khiển PID (A proportional integral derivative controller) là bộ điều khiển
sử dụng kỹ thuật điều khiển theo vòng lặp có hồi tiếp được sử dụng rộng rãi trong
các hệ thống điều khiển tự động . Một bộ PID cố gắng hiệu chỉnh sai lệch tín hiệu
ngõ ra và ngõ vào sau đó đưa ra một tín hiệu để điều khiển để điều khiển quá trình
cho phù hợp .
1.4.1.1. Hàm truyền đạt

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 23


Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 24


1.4.1.2.Biến đổi bộ điều khiển PID

Đồ án học phần 3 và 4 (VXL,VĐK,SCADA)

Trang 25