nghiên cứu giám sát và điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha dùng plc panasonic kết hợp biến tần dùng phương pháp pwm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA DÙNG
PLC PANASONIC KẾT HỢP BIẾN TẦN
DÙNG PHƯƠNG PHÁP PWM
S

K

C

0

0

3

9
1

5
8

9
0

MÃ SỐ: SV2010 - 97

S KC 0 0 3 1 8 0

Tp. Hồ Chí Minh, 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA DÙNG
PLC PANASONIC KẾT HỢP BIẾN TẦN
DÙNG PHƯƠNG PHÁP PWM

MÃ SỐ: SV2010 - 97

THỰC HIỆN ĐỀ TÀI: KHỔNG XUÂN VIỆT
PHẠM MINH HẬU
NGUYỄN HOÀNG HƯNG

Tp. Hồ Chí Minh, 2011


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................................... 2
DANH MỤC HÌNH....................................................................................................................... 2

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................................. 3
CHƢƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................................... 4
1.1 Lý do chọn đề tài .............................................................................................................. 4
1.2 Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................................... 4
1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ...................................................................... 4
1.4 Những vấn đề còn tồn tại ................................................................................................. 5
CHƢƠNG II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ....................................................................................... 6
2.1 Mục đích đề tài ................................................................................................................. 6
2.2 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................................. 6
2.3 Nội dung thực hiện ........................................................................................................... 6
2.3.1
Sơ đồ khối hệ thống .................................................................................................. 6
2.3.2
Phần mềm PC way .................................................................................................... 7
2.3.3
Màn hình cảm ứng công nghiệp (GT32)................................................................... 8
2.3.4
Phần mềm GTWIN ................................................................................................... 9
2.3.5
PLC Panasonic FPX-C30T ..................................................................................... 10
2.3.6
Phần mềm FPWIN .................................................................................................. 17
2.3.7
Biến tần VF0 ........................................................................................................... 18
2.3.8
Động cơ 3 pha ......................................................................................................... 20
2.3.9
Encoder ................................................................................................................... 20
2.4 Giải thích quy trình hoạt động của hệ thống .................................................................. 22
2.5 Một số hình ảnh thực tế .................................................................................................. 23

2.6 Kết quả đạt được ............................................................................................................ 26
CHƢƠNG III: KẾT LUẬN ....................................................................................................... 27
3.1 Kết luận .............................................................................................................................. 27
3.2 Kiến nghị ............................................................................................................................ 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 28


Nghiên cứu khoa học

Danh mục bảng và hình

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng chức năng các chân của biến tần VF0 ................................................................. 19
Bảng 2.2: Bảng chức năng các thông số điều khiển trong P08 ..................................................... 19
Bảng 2.3: Bảng thông số điều khiển trong P09 ............................................................................ 20
Bảng 2.4: Bảng các thông số điều khiển trong P22 ...................................................................... 20

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống.................................................................................................. 7
Hình 2.2: Hình dáng của GT32 ....................................................................................................... 8
Hình 2.3: Các chế độ hoạt động của công tắc ................................................................................. 8
Hình 2.4: Giao diện của GTwin ...................................................................................................... 9
Hình 2.5: Bộ điều khiển lập trình PLC FP-X CT30 ..................................................................... 10
Hình 2.6: Các đặc tính của bộ đếm tốc độ cao.............................................................................. 11
Hình 2.7: Các chế độ đọc xung của bộ HSC................................................................................. 12
Hình 2.8: Cấu trúc của thanh ghi DT90052 .................................................................................. 12
Hình 2.9: Các kênh tương ứng với các ngõ ra và cờ điều khiển ................................................... 13
Hình 2.10: Bảng hệ số các loại chu kỳ trong điều chế độ rộng xung ........................................... 14

Hình 2.11: Các thông số thiết đặt của PID.................................................................................... 15
Hình 2.12: Các phương thức truyền thông.................................................................................... 15
Hình 2.13: Cấu trúc chương trình ngắt trong PLC Panasonic ...................................................... 16
Hình 2.14: Word điều khiển chế độ ngắt trong PLC Panasonic ................................................... 16
Hình 2.15: Giao diện của Fpwin GR ............................................................................................ 17
Hình 2.16: Lưu đồ chương trình ................................................................................................... 17
Hình 2.17: Sơ đồ nối đây của biến tần VF0 .................................................................................. 18
Hình 2.18: Sơ đồ chức năng các chân trong biến tần VF0 ........................................................... 18
Hình 2.19: Sơ đồ nguyên lý của encoder ...................................................................................... 21
Hình 2.20: Đĩa và dạng sóng ra của encoder tuyệt đối ................................................................. 22
Hình 2.21: Đĩa và dạng sóng ra của encoder tương đối ................................................................ 22
Hình 2.22: Tổng quan hệ thống .................................................................................................... 23
Hình 2.23: PLC FPX-C30T .......................................................................................................... 23
Hình 2.24: Biến tần VF0 ............................................................................................................... 24
Hình 2.25: Giao diện điều khiển từ GT32 .................................................................................... 24
Hình 2.26: Đáp ứng quá độ của tốc độ động cơ tại tốc độ 1200 rpm ........................................... 25
Hình 2. 27: Đáp ứng tốc độ động cơ sau khi giảm tốc xuống còn 900 rpm ................................. 25

2


Nghiên cứu khoa học

Danh mục các từ viết tắt

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Config

Configuration

HMI

Human Machine Interface

HSC

High Speed Counter

IC

Integrated Cỉrcuit

INT

Interrupt

KĐB

Không Đồng Bộ

PC

Personal Computer

PLC

Programmable Logic Controller

PID

Proportional Integral Derivative

PWM

Pulse Width Modulation

SD

Secure Digital

USB

Universal Serial Bus

VBA

Visual Basic for Applications

3


Chương I: Đặt vấn đề

Nghiên cứu khoa học
CHƢƠNG I:

ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Lý do chọn đề tài
Trong thời đại hiện nay, đất nước ta đang phát triển theo con đường công nghiệp hóa và hiện đại
hóa. Lĩnh vực khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, đặc biệt là ngành tự động hóa ngày càng

đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống con người và ngày càng phát triển theo xu hướng
của thời đại. Các xí nghiệp và nhà máy được mở ra ngày càng nhiều, cho nên sự cạnh tranh về
thương mại là không thể tránh khỏi. Chính vì vậy, nhu cầu nâng cao tính tự động hóa các dây
chuyền để tăng chất lượng sản phẩm được đặt lên hàng đầu. Trong các dây chuyền thì việc đồng
bộ hoạt động của động cơ một cách ổn định là điều kiện tiên quyết để nâng cao năng suất của
nhà máy.
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu ở trường, với sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn
điều khiển tự động, nhóm nghiên cứu đã quyết định chọn đề tài “ nghiên cứu giám sát và điều
khiển động cơ không đồng bộ ba pha bằng PLC Panasonic kết với biến tần dùng phƣơng
pháp PWM” để góp một phần nhỏ bé vào lĩnh vực tự động hóa để giải quyết vấn đề nêu trên.
1.2 Đối tƣợng nghiên cứu
Các đối tượng nghiên cứu trong đề tài nghiên cứu khoa học này
- Màn hình cảm ứng công nghiệp.
- PLC panasonic
- Biến tần.
- Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung PWM.
- Truyền thông.
1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
Phương pháp PWM là phương pháp điều khiển tốc độ động cơ phổ biến nhất vì tính đơn giản và
hiệu quả.Hiện nay, PWM được các nhà chế tạo tích hợp trên các con IC, PLC rất nhỏ gọn và tiện
sử dụng. Phương pháp này dùng để điều khiển nhiều loại động cơ khác nhau: động cơ servo,

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

4


Nghiên cứu khoa học

Chương I: Đặt vấn đề

không đồng bộ ba pha, dc, step motor… Đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu khoa học nghiên cứu
về phương pháp PWM để ứng dụng phương pháp này vào nhiều lĩnh vực và thiết bị khác nhau.
1.4 Những vấn đề còn tồn tại
Độ vọt lố giữa setpoint và tốc độ thực tế lớn trong thời gian xác lập, hệ số Kp lớn khi đặt tốc độ
lớn hơn 1000 vòng/phút. Tốc độ đặt trong khoảng 500-900 đường biểu diễn setpoint và thực tế
không gần nhau

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

5


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học
CHƢƠNG II:

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
2.1 Mục đích đề tài
Đề tài nghiên cứu này được thực hiện phải đáp ứng các mục đích như sau:
- Sử dụng bộ xử lý PID trong PLC Panasonic sao cho giá trị đã tính toán đạt tối ưu.
- Sử dụng kết quả tính toán PID qua bộ PWM trong PLC Panasonic để xuất giá trị ra biến tần
điều khiển tốc độ động cơ đúng với tốc độ đặt.
- Giám sát được tốc độ động cơ trên màn hình HMI.
- Dùng phần PCWAY giám sát và điều khiển động cơ.
2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong đề tài này:

-

Nghiên cứu nền tảng : nghiên cứu về quy luật điều khiển động cơ dựa vào lý
thuyết đã học vào thực tiễn.

-

Nghiên cứu giải thích : giải thích được hoạt động của mô hình nghiên cứu theo
phương pháp đã sử dụng.

-

Phương pháp thu thập dữ liệu từ thực tiễn: thu thập dữ liệu từ mô hình nghiên cứu
thực nghiệm so sánh với lý thuyết đã học.

-

Phương pháp mô tả : mô tả tác nhân gây ra hoạt động của mô hình nghiên cứu.

2.3 Nội dung thực hiện
2.3.1 Sơ đồ khối hệ thống
Sơ đồ khối hệ thống điều khiển giám sát tốc độ động cơ không đồng bộ 3 sử dụng PLC
Panasonic kết hợp với biến tần theo phương pháp PWM như sau:

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

6


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học

HMI (GT32)

Nguồn 1 pha

RS485

PC (PC Way)

RS232
C

PWM
PLC FPX-C30T

Biến tần VF0

Động cơ KĐB 3pha

Encoder

Hình 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống
2.3.2

Phần mềm PC way

PCWAY là một phần mềm thu thập dữ liệu riêng của các PLC Panasonic. Nó được tích
hợp và dùng như một macro trong excel nên việc truy nhập và xử lý số liệu được thực
hiện rất dễ dàng nhờ các hàm tính toán có sẵn cũng như nhờ việc sử dụng các công cụ

khác có trong excel đặc biệt là các công cụ tích hợp có khả năng lập trình trong excel như
VBA và MS.
PCWAY cho ta khả năng giám sát và điều khiển các bit nhớ trong PLC nhờ đó ta có thể
theo dõi và điều khiển các bit nhớ để thực hiện các chức năng như khởi động hay tắt hệ
thống, điều khiển các trạng thái của hệ thống. Việc thực hiện điều khiển này đơn giản là
việc ta double click lên các cells đã được config để thay đổi trạng thái của nó.
PCWAY là một phần mềm thu thập dữ liệu được tích hợp trong excel nên nó cho người
sử dụng khả năng rộng lớn trong việc thu thập và quản lý dữ liệu. Dữ liệu được thu thập
có thể đơn giản là thu thập theo từng cells bằng cách theo dõi một vùng nhớ nào đó trong
PLC hay bằng cách tạo ra một bảng thu thập dữ liệu để dễ dàng và tiệp lợi hơn trong

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

7


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học

việc lưu trữ dữ liệu về các trạng thái và quá trình làm việc của hệ thống để có kế hoạch
bảo trì và cải tiến hệ thống nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất.

2.3.3

Màn hình cảm ứng công nghiệp (GT32)

HMI GT32 là giao diện giao tiếp giữa người và máy của hãng Panasonic, được thiết kế ở
dạng cảm ứng nên rất thuận tiện cho người sử dụng.
- Hình dáng của GT32

Hình 2.2: Hình dáng của GT32
- Cấu tạo bên ngoài
1) Màn hình cảm ứng tinh thể lỏng trong suốt: những tính năng được thiết lập hiển thị ở
đây. Màn hình cảm ứng được cung cấp bằng loại màn hình tinh thể lỏng. Dữ liệu được
đưa vào đơn giản chỉ cần chạm vào màn hình.
2) Thẻ nhớ SD.
3) Khe cắm USB.
4) Khe cắm Ethernet (RG45): cho loại GT32T1.
5) Đèn Speed: thể hiện tốc độ truyền khi sử dụng Enthernet.
6) Đèn LINK / ACT: thể hiện trạng thái giao tiếp với cổng Enthernet cho loại GT32T1.
7) Âm thanh ngõ ra.
8) Đèn truy cập thẻ nhớ SD: đèn sẽ tác động khi truy cập vào thẻ nhớ SD.
9) Pin rời: có thể làm nguồn dự phòng để duy trì đồng hồ, giữ dữ liệu trong bộ nhớ PLC.
10) Chế độ hoạt động dạng công tắc: cho phép mở nguồn cung cấp có khả năng cài đặt
để ngăn chặn việc thay đổi hệ thống hoặc có thể xóa F-ROM.

Hình 2.3: Các chế độ hoạt động của công tắc
GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

8


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học
11) Vị trí đặt pin.
12) Cổng COM.
13) Vật liệu không thấm nước: đặt phía trước màn hình.
-

Đặc điểm

 GT32 có thẻ nhớ và pin nên có thể lưu trữ trong thời gian dài.
 GT32 có khả năng thu thập dữ liệu và điều khiển được PLC.
 Liên kết với PLC thông qua cổng RS485.
 GT32 có thể giao tiếp với máy tính thông qua cổng.

2.3.4

Phần mềm GTWIN

GTWIN là phầm mền thiết kế giao diện chuyên dùng cho các màn hình GT của
Panasonic. Trong GTWIN có hỗ trợ rất nhiều tính năng cho màn hình GT nhờ các nút
nhấn, các đèn báo, bitmap, line graph, bar graph và các nút nhấn chuyển đổi giữa các màn
hình nhằm làm cho việc điều khiển và giám sát của màn hình GT được tốt hơn.

Hình 2.4: Giao diện của GTwin

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

9


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học

2.3.5

PLC Panasonic FPX-C30T

PLC FPX-C30T trong hệ thống có chức năng đọc tốc độ động cơ đưa về từ encoder kết
hợp với giá trị tốc độ đặt từ HMI (hay từ PC) thực hiện xử lý PID xuất tín hiệu PWM,
đồng thời thực hiện việc truyền thông với màn hình cảm ứng HMI và PC.
PLC FP-X là thiết bị điều khiển khả trình loại nhỏ của hãng Panasonic, có tốc độ quét lên
tới 0.32 μs vậy nên với một chương trình khoảng 5kbytes thì thời gian quét là 0.19ms. Nó
có cấu trúc theo kiểu modul (có các modul và cassette mở rộng). Các modul và cassette
mở rộng dùng cho nhiều ứng dụng khác nhau, dưới đây là các kiểu cassettes
 Cassettes: điều khiển vị trí với bộ đếm tốc độ cao và bộ phát xung.
 Cassettes: bao gồm các cổng hỗ trợ giao tiếp.
 Cassettes: có chức năng đồng hồ thời gian thực.
Loại PLC này thích hợp cho các ứng dụng thông thường và các công việc điều khiển vừa
phải, có thể lập trình trực tiếp qua cổng USB. PLC này còn có chức năng chống sao chép
chương trình và hỗ trợ điều khiển với tín hiệu analog.

Hình 2.5: Bộ điều khiển lập trình PLC FP-X CT30
- PLC FP-X có các đặc điểm chính như sau:
 32765 vùng nhớ thường (DT0 đến DT32765) được chia làm 2 loại: non-hold type
(DT0 đến DT32709) và hold type (DT32710 đến 32756).
 374 vùng nhớ đặc biệt (DT90000 đến DT90373) dùng để chứa các dữ liệu đặc biệt,
các thiết lập và lỗi.
 16 cổng vào và 16 cổng ra logic khi không có module hay cassette mở rộng.
 1760 ngõ vào (từ X0 đến X109F).
 1760 ngõ ra (từ Y0 đến Y109F).
GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

10

Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học
 4096 relay nội (từ R0 đến R255F).
 2048 link relay (từ L0 đến L127F).

 1007 Timer chia thành các loại theo độ phân giải khác nhau: TMX có độ phân giải
0.1s, TMY có độ phân giải 1s, TMR có độ phân giải 0.01s và TML có độ phân giải
0.001s.
 Có 16 counter: từ CT1008 đến CT1023.
 Có 8 bộ đếm tốc độ cao khi xử dụng các kênh đơn hay 4 bộ khi sử dụng kênh kép, có
khả năng đọc ngõ vào xung.
 Có 4 bộ phát xung tốc độ cao theo Pulse output hay kiểu PWM output.
 Có khả năng tạo tín hiệu ngắt theo cạnh hoặc theo xung ở các ngõ vào.
- Phân loại
Theo cấu tạo của các đầu vào ra mà ta chia thành 2 loại:
 Đầu vào ra dạng relay (gồm các dòng C14R, C30R và C60R)
 Đầu vào ra dạng transistor (gồm các dòng C30T, C30P, C60P)
Các chức năng đặc biệt:
- Bộ đếm xung tốc độ cao HSC
Sử dụng các ngõ vào X0 đến X7

Hình 2.6: Các đặc tính của bộ đếm tốc độ cao
GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

11


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học

PLC Panasonic có rất nhiều chế độ đọc xung, nó có thể đọc xung ngõ vào theo chế độ
từng kênh riêng lẻ hay kết hợp hai kênh để phát hiện chiều quay. Chi tiết được mô tả ở
hình dưới.

Hình 2.7: Các chế độ đọc xung của bộ HSC
Sử dụng thanh ghi đặc biệt DT90052

Hình 2.8: Cấu trúc của thanh ghi DT90052

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

12


Nghiên cứu khoa học

Chương II: Giải quyết vấn đề

- Điều chế độ rộng xung PWM
Việc điều chế độ rộng xung được thực hiện khá đơn giản qua lệnh phát xung F173
PWMH

S: giá trị bắt đầu của vùng chứa bảng dữ liệu

n: kênh ngõ ra

Hình 2.9: Các kênh tƣơng ứng với các ngõ ra và cờ điều khiển

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

13


Nghiên cứu khoa học

Chương II: Giải quyết vấn đề

Chu kỳ phát xung được cho như bảng sau:

Hình 2.10: Bảng hệ số các loại chu kỳ trong điều chế độ rộng xung
Nếu mã điều khiển là K0 đến K 19, duty là K0 đến K999 (0% đến 99.9%)
Nếu mã điều khiển là K20 đến K24, duty là K0 đến K99 (0% đến 99%)

- Bộ xử lý PID
Xử lý PID được thực hiện qua lệnh F355

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

14


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học
Với S: số bắt đầu vùng thông số PID
Bảng thông số thiết lập

Hình 2.11: Các thông số thiết đặt của PID

- Truyền thông
Việc truyền thông giữa PLC với máy tính hoặc với PLC khác có thể được thực hiện
thông qua cổng USB port, Tool port và qua cassette truyền thông.

Hình 2.12: Các phƣơng thức truyền thông
GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

15


Nghiên cứu khoa học

Chương II: Giải quyết vấn đề

Với truyền thông qua cassette, PLC FPX có bốn chế độ truyền thông như sau:
 Mewtocol communication
 General purpose serial communication
 PC Link
 Modbus
-

Ngắt

Trong PLC Panasonic có ba loại ngắt chính:
 Ngắt từ đầu vào: ngắt xảy ra khi ngõ vào từ X0 đến X7 được hiệu chỉnh ở chế độ báo
ngắt.
 Ngắt khởi tạo high speed counter: xảy ra khi giá trị tức thời bằng giá trị đặt trước của
high speed counter.
 Ngắt chu kì (INT 24): xảy ra trong khoảng thời gian cố định đặt trước.
Cấu trúc của chương trình ngắt trong PLC Panasonic:

Hình 2.13: Cấu trúc chƣơng trình ngắt trong PLC Panasonic
Việc chọn chế độ ngắt được thiết lập thông qua word điều khiển chế độ ngắt

Hình 2.14: Word điều khiển chế độ ngắt trong PLC Panasonic

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

16


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học
2.3.6

Phần mềm FPWIN

Fpwin GR là phần mềm lập trình chuyên cho PLC panasonic, mặc dù vẫn còn tồn tại
nhiều khuyết điểm ( như các vấn đề về thao thác ) gây không ít khó khăn cho người lập
trình nhưng với kích thước nhỏ gọn và giao diện thân thiện đã bù đắp được phần nào
khuyết điểm.

Hình 2.15: Giao diện của Fpwin GR
Chương trình chính
Gọi các chương trình
con khởi tạo ngắt,
HSC, PID, PWM

Chương trình ngắt

20ms

Chương trình điều
khiển start/stop,
for/rev

Đọc giá trị HSC

Tính toán tốc độ

Xử lý PID
END
Xuất PWM
Các chương trình con
khởi tạo và ISR

END

Hình 2.16: Lƣu đồ chƣơng trình

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

17


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học
2.3.7

Biến tần VF0

Biến tần VF0 biến nguồn điện một pha thành nguồn điện 3 pha cung cấp cho động cơ,
đồng thời nhận giá trị điều khiển PWM xuất ra tần số tương ứng.
Biến tần VF0 là loại biến tần van 1 pha gián tiếp. Sơ đồ đấu nối dây của biến tần được
trình bày như hình.

Hình 2.17: Sơ đồ nối đây của biến tần VF0
Biến tần VF0 có thể điều khiển trực tiếp hoặc gián tiếp qua PLC. Chức năng các chân của
biến tần VF0 được trình bày như hình.

Hình 2.18: Sơ đồ chức năng các chân trong biến tần VF0

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

18


Nghiên cứu khoa học

Chương II: Giải quyết vấn đề

Chức năng của các chân trong biến tần VF0 được trình bày cụ thể như bảng.

Bảng 2.1: Bảng chức năng các chân của biến tần VF0
Để điều khiển được biến tần thông qua PLC, ta cần thiết lập các thông số cho biến tần.
Một số các thông số chính của biến tần VF0
 Điều khiển trong/ngoài P08

Bảng 2.2: Bảng chức năng các thông số điều khiển trong P08

 Tần số điều khiển trong / ngoài P09
Dùng để chọn tín hiệu điều khiển tần số bên trong hoặc bên ngoài biến tần

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

19


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học

Bảng 2.3: Bảng thông số điều khiển trong P09
 Điều khiển độ rộng xung P22
Giá trị dữ liệu cài đặt

Chi tiết

0

Không sử dụng chức năng điều chỉnh độ rộng xung

1

Sử dụng chế độ điều chỉnh độ rộng xung PWM

Bảng 2.4: Bảng các thông số điều khiển trong P22
2.3.8

Động cơ 3 pha

Động cơ không đồng bộ 3 pha nhận giá trị điều khiển từ biến tần VF0, với phương pháp
điều chỉnh V/F = const do đó đảm bảo tốc momen luôn là hằng số khi tốc độ thay đổi.

2.3.9

Encoder

Encoder là loại cảm biến có thể phát hiện sự chuyển động, vận tốc hay vị trí của vật
nguyên tắc hoạt động của Encoder như sau:
Encoder sử dụng các cảm biến quang để sinh ra chuỗi xung, từ đó phát hiện sự chuyển
động. Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục. Trên đĩa
có các lỗ . Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa. Khi đĩa quay, chỗ không có
lỗ, đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ, đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó,
phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu. Với các tín hiệu có, hoặc không
có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không.
GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

20


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học

Hình 2.19: Sơ đồ nguyên lý của encoder
Gọi Tn là thời gian đếm xung, N0 là số xung trong trong một vòng, N là số xung trong
thời gian Tn.

- Phân loại Encoder

Encoder được chia làm 2 loại: encoder tuyệt đối (absolute encoder) và encoder
tương đối (incremental encoder).
 Encoder tuyệt đối được thiết kế để luôn xác định được vị trí vật một cách chính
xác. Đĩa encoder tuyệt đối sử dụng nhiều vòng phân đoạn theo hình đồng tâm. Vòng
trong cùng của encoder tuyệt đối xác định đĩa quay đang nằm ở nửa vòng tròn nào, khi
kết hợp với các vòng tròn ở phía ngoài, đĩa sẽ cho biết vị trí chính xác hơn, cứ thế ta sẽ
xác định được chính xác vị trí của encoder khi có nhiều vòng.

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

21


Nghiên cứu khoa học

Chương II: Giải quyết vấn đề

Hình 2.20: Đĩa và dạng sóng ra của encoder tuyệt đối
 Encoder tương đối (incremental encoder) là loại encoder chỉ có 1, 2, hoặc tối đa
là 3 vòng lỗ. Vòng lỗ thứ nhất và thứ hai sẽ tạo ra hai xung A, B lệch nhau 90 độ,
xung thứ 3 là xung Z có nhiệm vụ xác định số vòng quay của đĩa. Cứ mỗi lần đi
qua một lỗ encoder sẽ phát ra một xung. Do vậy, encoder loại này có tên
incremental encoder .

Hình 2.21: Đĩa và dạng sóng ra của encoder tƣơng đối
2.4 Giải thích quy trình hoạt động của hệ thống
Ban đầu, tốc độ đặt được thiết lập từ màn hình cảm ứng GT32 (hay từ PC). PLC sẽ so sánh giá
trị tốc độ tức thời của động cơ với giá trị đặt, sau đó thực hiện việc xử lý PID, sau đó xuất ra tín
hiệu PWM đưa vào biến tần. Biến tần dựa vào duty cycle của tín hiệu PWM đưa vào xuất ra tần
số tương ứng trong khoảng từ 0 đến 50hz cung cấp cho động cơ KĐB 3 pha, với mục đích để độ

GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

22


Chương II: Giải quyết vấn đề

Nghiên cứu khoa học

cơ hoạt động với một đáp ứng tốc độ tốt nhất (giảm độ vọt lố, sai số...). Đáp ứng tốc độ của động
cơ có thể được theo dõi thông qua màn hình HMI (hay PC)
2.5 Một số hình ảnh thực tế

Hình 2.22: Tổng quan hệ thống

Hình 2.23: PLC FPX-C30T
GVHD: ThS. Trương Đình Nhơn

23