ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ BĂNG TẢI SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ DC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
KHOA SƯ PHẠM KỸ THUẬT
-----------0O0---------

NGÔ THỊ NGỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài:ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ BĂNG TẢI SỬ
DỤNG ĐỘNG CƠ DC

Chuyên ngành: Sư phạm Kỹ thuật Điện

Hà Nội - Năm 2017


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
KHOA SƯ PHẠM KỸ THUẬT
-----------0O0---------

NGÔ THỊ NGỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài:ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ BĂNG TẢI SỬ DỤNG
ĐỘNG CƠ DC

Người hướng dẫn :Th.S Nguyễn Văn Đường

Hà Nội - Năm 2017
MỤC LỤC
2

2


3
3


DANH MỤC HÌNH ẢNH

4
4


MỞ ĐẦU
Lĩnh vực điều khiển tự động ngày càng phát triển, đặc biết là điểu khiển
chính xác, đã trở thành phần không thể thiếu của nền công nghiệp hiện đại.
Phần lớn các loại máy móc, thiết bị dân dụng hay trong công nghiệp sử dụng
động cơ điện, từ động cơ điện trong các máy công cụ, máy CNC, các cánh tay
robot,… đến trong những thiết bị gia dụng như máy giặt, điều hòa, máy hút
bụi, ngay cả trong máy vi tính. Những thiết bị như yêu cầu độ chính xác cao,
tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ và chu kì bảo dường dài. Một trong những yêu
cầu cần được đáp ứng để đạt được những chỉ tiêu trên là điều khiển động cơ
điện một cách ổn định, đáp ứng nhanh, vận hành trơn tru khi xác lập và khi
thay đổi trạng thái.Từ trước đến nay, động cơ một chiều vẫn luôn là loại động
cơ được sử dụng rộng rãi kể cả trong những hệ thống yêu cầu cao. Vì vậy em
chọn đề tài :Điều khiển ổn định tốc độ băng tải sử dụng động cơ DC
Nội dung đề tài được chia làm 3 chương:
Chương 1 : Động cơ điện một chiều
Chương 2 :Điều khiển ổn định tốc độ động cơ DC bằng PLC
Chương 3 :Chế tạo băng tải và ổn định tốc độ

Trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp, em luôn nhận được sự hướng dẫn, chỉ
bảo tận tình và cung cấp những tài liệu cần thiết của thầy Nguyễn Văn
Đường cùng các thầy cô trong tổ bộ môn.Em xin gửi lời cảm ơn chân thành.
Tuynhiên, dothời gian và giới hạn của đồ án cùng với phạm vi nghiên cứu tài
liệu với kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án này không tránh
khỏi những thiếu sót rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô để bản đồ án
của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 04 năm 2017.
Sinh viên thực hiện
Ngô Thị Ngọc
5


Chương 1.ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.1.Tổng quan về động cơ điện 1 chiều
1.1.1.Cấu tạo
Cấutạocủađộngcơđiệnmộtchiềugồm2phầnchínhlàphầntĩnh
(Stator)vàphầnđộng(Rotor).
a. Phần tĩnh:
Cựctừchính:
Cựctừchínhlà phầnsinhratừtrườnggồmcólõisắtvàcuộndây:
Lõisắtcựctừđượclàmtừcáclá

thépkỹthuậthoặcthépcacbondày:

0,5-1

mmđượcéplạivớinhauvàtánchặtthànhmộtkhốicáccựctừđượcgắnvàovỏ
máybằngcácbulông.Mộtcặpcựctừ(đôicực)gồmhaicựcnam-bắcđặtđối

xứngvớinhauquatrụcđộngcơ,tuỳtheođộngcơmàđộngcơcóthểcó1,2,3,... cực từ.
Cácmáyđiệnnhỏcựctừ đượclàmbằngthépkhối.Dâyquấnkíchtừ làm bằngdây
đồngcó tiết diệntrònhoặcchữ nhậtđượcsơncáchđiệnvàđượcquấnthànhtừng
cuộn.Cáccuộndây đượcmắcnốitiếp với nhau.Cáccuộndây được bọccáchđiện
cẩnthậntrướckhiđặtvàocáccựctừ.

Hình 1.1: Cực từ chính
Cựctừphụ:
6


Cựctừphụđượcđặtgiữacáccựctừchínhđể
phụđược

làm

cảithiệntìnhtrạngđổichiều.Cựctừ

bằngthépkhốitrênđặtcáccuộndâyquấn.Dâyquấncựctừ

phụtươngtựnhưdâyquấncựctừchính.
Gôngtừ:
Gông từ là phần nối tiếp các cực từ . Đồng thời gông từ làm vỏ máy ,từ
thôngmócvòngquacáccuộndâyvàkhépkínsẽchạytrongmạchtừ.Trongmáy
điệnlớn gôngtừ làmbằngthépđúc,trongcácmáyđiệnnhỏgôngtừ làmbằngthép
láđượcuốnlạithànhhìnhtrụtrònrồihàn.
Cácbộphậnkhác:
-

Nắpmáy:

Nắpmáydùngđểbảovệcácchitiếtcủamáytránhkhôngcho

cácvậtbênngoàirơivàotrongmáycóthểlàmhỏngcuộndây,mạchtừ...Đồng
thờinắpmáyđểcáchlyngườisửdụngvớibộphậncủamáykhiđộngcơđang
quay,đangcóđiện.Ngoàiranắpmáycònlàgiáđỡổbicủatrụcđộngcơ.
Cơcấuchổithan:Cơcấuchổithanđểđưadòngđiệntừngoàivàonếu
máylàđộngcơvàđưadòngđiệnranếumáylàphátđiện.Cơcấuchổithangồm
có2chổithanlàmtừthancacbonthườnglàhìnhchữnhật.Haichổithanđược
đựngtronghộpchổithanvàluôntỳlênhaivànhgópnhờ2

lòxo.Hộpchổithancó

thểthayđổiđượcvịtrísaochophùhợp.
b. Phầnquay
Lõisắtphầnứng:
Lõisắtphầnứngdùngđểdẫntừ,thường

đượclàmbằngtônSilicdầy

0,5mmcóphủmộtlớpcáchđiệnsauđóđượcép lạiđể giảmtổn hao do dòngđiện
xoáyPhucôgâylên.Trêncácláthépcódậpcácrãnhđểkhiéplạitạothànhcác
rãnhđặtcuộndâyphầnứngvào.Lõisắtlàhìnhtrụtrònvàđượcépcứngvàovới
trụctạothànhmộtkhốithốngnhất.
Trongcácmáyđiệncôngsuấttrungbìnhtrởlênngườitathườngdậpcác
rãnhđểkhiéplạitạothànhcáclỗthônggiólàmmátcuộndâyvàmạchtừ.

7

Hình 1.2 : Lõi sắt phần ứng
Dâyquấnphầnứng:
Dâyquấnphầnứngsinhrasuấtđiệnđộngvà
máyđiệnnhỏdâyquấnphầnứngcó
lớntiếtdiệndâylà

códòngđiệnchạyqua.Trong

tiếtdiệntròn,vớiđộngcơcócôngsuấtvừa

hìnhchữnhật.Khiđặt

và

dâyquấnphầnứngvàorãnhRotorngười

taphảidùngcácnêm,chènlênbềmặtcủacuộndây,cácnêmnàynằmtrongrãnh
đặtcáccạnhdâyquấnđểtránhchodâykhôngbịvăngrangoàikhidâychịulực
điệntừtácđộng.
Cổgóp:
Cổgópdùngđểđổichiềudòngđiệnxoaychiềuthànhmộtchiều.Cổgóp
gồmnhiềuphiếngópbằngđồngghéplạithànhhìnhtrụtrònsauđóđượcépchặt
vàotrục.Cácphiếngópđượccáchđiệnvớinhaubằngcáctấmmicađặtởgiữa.Đuôicác
phiếngópnhôcaođể

hànđầudâycuộndâyphầnứng,mỗiphiếngóp

có

đuôichỉhànmộtđầudâyvàtạothànhcáccuộndâyphầnứngnốitiếpnhau.

Cácbộphậnkhác:
Cánhquạt:Cánhquạtdùngđểlàmmátđộngcơ.Cánhquạtlắptrêntrụcđộngcơđểhútgi
ótừngoàiquacáckhehởtrênnắpmáy,khiđộngcơlàm

8


việcgiótừngoàivàoquacáckhehởtrênnắpmáy,khiđộngcơlàmviệcgióhút
vàolàmnguộidâyquấn,mạchtừ.
-

Trụcmáy:Trụcmáyđượclàmbằng

loạithépcứngnhiềucacbon.Trên

trụcmáyđặtlõithépphầnứngvàcổgóp.Haiđầucủatrụcmáyđượcgốilên2
vòngbiởnắpmáy.
1.1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều
Xét động cơ điện một chiều gồm 1 phần tử
Cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện (dương phía trên và âm phía
dưới), trong khung dây abcd có dòng điện. Khung dây abcd có điện nằm trong
từ trường sẽ chịu tác dụng của lực điện từ F (quy tắc bàn tay trái), sinh ra
mômen làm quay khung dây

Hình 1.3: Mô tả nguyên lý làm việc của động cơ DC
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab,cd đổi chỗ cho
nhau, nhưng do có phiến góp đổi chiều dòng điện, nên chiều lực tác dụng
không đổi, đảm bảo chiều quay của khung dây (tức rôto) không đổi.

9

Hình 1.4: Mô tả nguyên lý làm việc của động cơ DC
Chế độ làm việc định mức của máy điện nói chung và của động cơ điện
một chiều nói riêng là chế độ làm việc trong những điều kiện mà nhà chế tạo
quy định. Chế độ đó được đặc trưng bằng những đại lượng ghi trên nhãn máy
gọi là những đại lượng định mức.
1 Công suất định mức Pđm (kW hay W).
2 Điện áp định mức Uđm (V).
3 Dòng điện định mức Iđm (A).
4 Tốc độ định mức nđm (vòng/ph).
Ngoài ra còn ghi kiểu máy, phương pháp kích thích, dòng điện kích từ…
Chú ý: Công suất định mức chỉ công suất đưa ra của máy điện. Đối với
máy phát điện đó là công suất đưa ra ở đầu cực máy phát, còn đối với động cơ
đó là công suất đưa ra trên đầu trục động cơ.
1.2. Phân loại động cơ điện một chiều
Có 4 loại động cơ điện một chiều thường dùng sau :
- Động cơ điện kích từ độc lập
Khi nguồn một chiều có công suất không đủng lớn, mạch điện phần ứng và
mạch phần kích từ mắc vào hai nguồn 1 chiều độc lập nhau nên

10


Hình 1.5: Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập
- Động cơ điện kích từ song song
Khi nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi, mạch
kích từ được mắc song song với mạch phần ứng nên I=

Hình 1.6 : Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ song song

- Động cơ điện kích từ nối tiếp

11


Cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng, cuộn kích từ có tiết diện
lớn, điện trở nhỏ, số vòng dây ít chế tạo dễ dàng nên ta có I =

Hình 1.7 :Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ nối tiếp
- Động cơ điện kích từ hỗn hợp
Động cơ kích từ hỗn hợp gồm 2 dây quấn kích từ : dây quấn kích từ song
song và dây quấn kích từ nối tiếp trong đó dây quấn song song là chủ yếu.
I=
1.3. Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều
Từ phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều :
ω=

U u Ru + R f
−
.M
KΦ ( KΦ ) 2

(1.1)

Ta thấy việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều có thể thực hiện
bằng cách thay đổi các đại lượng U,Φ,
1.3.1. Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phần ứng
Trong phương pháp này người ta giữ điện áp phần ứng U ư = Udm = const ;
và từ thông Φ = Φdm = const và nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để
tăng điện trở phần ứng.

Tốc độ không tải lý tưởng :

12


ω ΟΧ =

U dm

Κ.Φ

= const

(1.2)

Độ cứng của đường đặc tính cơ :
2

(Κ. Φ đm)
β =−
= var
Ru + R f

(1.3)

Hình 1.8: Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phần ứng
- Ta thấy khi Rf càng lớn (

β

càng nhỏ) đặc tính cơ càng dốc. Do vậy

phương pháp này chỉ cho phép giảm tốc độ bằng cách tăng điện trở mạch
phần ứng
- Trong thực tế, khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng sẽ gây ra một
tổn hao công suất rất lớn và không thể điều chỉnh trơn tốc độ nên phải điều
chỉnh theo từng cấp điện trở. Chính vì vậy, phương pháp này không được phổ
biến như 2 phương pháp thay đổi điện áp phần ứng và từ thông kích từ.
1.3.2. Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi từ thông kích từ
Giả thiết ta giữ điện áp phần ứng U ư = Udm = const ; điện trở phần R ư =
const ; và thay đổi dòng điện kích từ Ikt của động cơ. Điều này tương ứng với
việc từ thông của mạch từ sẽ thay đổi .
13


Ta được:
+ Tốc độ không tải:

ω ΟΧ = U dm
Κ.Φ

= var(1.4)

+ Độ cứng đặc tính cơ:

(Κ.Φ Χ)
β =−

2

Ru

= var(1.5)

Hình 1.9 : Đặc tính cơ (b) – cơ điện (a) của động cơ khi giảm từ thông
Đặc điểm :
+Do cấu trúc của máy, nên thực tế chỉ sử điều chỉnh giảm từ thông. Khi
giảm từ thông thì ωox tăng dần ( ω0<ω01 <ω02<…) , độ cứng đặc tính cơ

β

giảm. Nên phương pháp này dùng để tăng tốc độ ω>ω0
+ Do việc điều chỉnh đựơc thực hiện ở mạch kích từ, có dòng kích từ nhỏ
hơn rất nhiều so với mạch lực, nên công suất tổn hao ít. Đây là ưu điểm nổi
bật của động cơ điện một chiều (kích từ độc lập) so với các loại động cơ khác.
14


+ Phương pháp này chịu ảnh hưởng của hiện tượng từ dư và các nhiễu, làm
ảnh hưởng xấu đến chất lượng của các hệ truyền động đảo chiều bằng kích từ.
+ Khi giảm từ thông để tăng tốc độ quay của động cơ thì đồng thời điều
kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi, vì vậy để đảm bảo điều kiện
chuyển mạch bình thường thì cần phải giảm dòng điện phần ứng cho phép,
kết quả là momen cho phép trên trục động cơ giảm rất nhanh. Và do đó giá trị
lớn nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch
của cổ góp điện.
1.3.3. Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng
Nếu giữ

Φ Φ

=

dm

= const ; R ư= const và thay đổi điện áp theo hướng giảm

so với Udm , ta được :
ω oΧ =

Tốc độ không tải :

UΧ
Κ. Φ dm

β =−

Độ cứng đặc tính cơ:

=var(1.6)

(Κ.Φ)
Ru

2

= const(1.7)

15

Hình 1.10 : Đặc tính cơ của động cơ khi giảm điện áp phần ứng
Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta được một họ
đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên và có độ cứng đặc tính cơ là
không đổi, trong đó đường đặc tính cơ tự nhiên là đặc tính cơ lúc vận hành ở
chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông đạt giá trị định mức và không nối
thêm điện trở, điện kháng vào động cơ)
Khi giảm điện áp phần ứng đặt vào động cơ thì dòng điện ngắn mạch sẽ

giảm ( Inm =

U dm
Ru

Φ

), momen ngắn mạch của động cơ ( Mnm = K .Inm) cũng

sẽgiảm. Và do vậy tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định

ω

dm

〉 ω1 〉 ω 2 ...

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cho phép điều
chỉnh dưới tốc độ định mức (Vì không thể tăng cao hơn điện áp định mức của
động cơ điện).
Từ việc phân tích các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một

chiều kích từ độc lập, em thấy phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay
đổi điện áp phần ứng có rất nhiều ưu điểm phù hợp với động cơ công suất
nhỏ, điều chỉnh tốc độ ở vùng dưới tốc độ định mức.
Vậy trong mô hình thực, em chọn phương pháp thay đổi điện áp phần ứng
để điều chỉnh tốc độ động cơ.

16


Chương 2.ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT
CHIỀU BẰNG PLC
2.1.Giới thiệu chung về PLC
2.1.1. Khái niệm PLC
PLC viết tắt là Programmable Logic Controller: là thiết bị điều khiển lập
trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển
logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.
Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện.
Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động
vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện
được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC
hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có
sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngôn ngữ lập trình của PLC
có thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC
như INVT, Allen-Bradley,Omron, Honeywell...
2.1.2.Lợi ích của việc sử dụng PLC
Cùng với sự phát triển của phần cứng lẫn phần mềm, PLC ngày càng tăng
được các tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp.
Kích thước của PLC hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O
càng nhiều hơn, các ứng dụng của PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng
giải quyết được nhiều vấn đề phức tạp trong điều khiển hệ thống.

Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần
(đối với sơ đồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra ...), mà
không phải thay đổi kết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi
phải thay đổi lắp đặt khi đổi thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển
relay ...) khả năng chuyển đổi hệ điều khiển cao hơn (như giao tiếp giữa các
PLC để lưu truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống điều khiển linh hoạt
hơn.
17


Không như các hệ thống cũ, PLC có thể dễ dàng lắp đặt do chiếm một
khoảng không gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống
khác. Điều này càng tỏ ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiển lớn,
phức tạp, và quá trình lắp đặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống
khác. Cuối cùng là ngừời sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của
PLC nhờ giao diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có thể
nhận biết các hỏng hóc (trouble shoding) của hệ thống và báo cho người sử
dụng, điều này làm cho việc sử dụng dễ dàng hơn.
Người ta đã đi đến tiêu chuẩn hoá các chức năng chính của PLC trong các
hệ điều khiển là:
- Điều khiển chuyên gia giám sát:
+ Thay thế cho điều khiển rơ le.
+ Thay thế cho các Panel điều khiển, mạch in.
+ Điều khiển tự động, bán tự động bằng tay các máy và các quá trình.
+ Có các khối điều khiển thông dụng ( thời gian, bộ đếm).
- Điều khiển dãy:
+ Các phép toán số học.
+ Cung cấp thông tin.
+ Điều khiển liên tục các quá trình (nhiệt độ, áp suất...).
+ Điều khiển PID.

+ Điều khiển động cơ chấp hành.
+ Điều khiển động cơ bước.
- Điều khiển mềm dẻo:
+ Điều hành quá trình báo động.
+ Phát hiện lỗi khi chạy chương trình.
+ Ghép nối với máy tính (RS232/ RS242).
+ Ghép nối với máy in.
+ Thực hiện mạng tự động hoá xí nghiệp.
+ Mạng cục bộ.
18


+ Mạng mở rộng.
2.1.3.Ưu, nhược điểm khi lập trình hệ thống điều khiển PLC.
a. Ưu điểm của PLC.
Từ thực tế sử dụng người ta thấy rằng PLC có những điểm mạnh như sau:
- PLC dễ dàng tạo luồng ra và dễ dàng thay đổi chương trình.
- Chương trình PLC dễ dàng thay đổi và sửa chữa: chương trình tác động
đến bên trong bộ PLC có thể được người lập trình thay đổi dễ dàng bằng xem
xét việc thực hiện và giải quyết tại chỗ những vấn đề liên quan đến sản xuất,
các trạng thái thực hiện có thể nhận biết dễ dàng bằng công nghệ điều khiển
chu trình trước đây. Như thế, người lập trình chương trình thực hiện việc nối
PLC với công nghệ điều khiển chu trình.
Người lập chương trình được trang bị các công cụ phần mềm để tìm ra lỗi
cả phần cứng và phần mềm, từ đó sửa chữa thay thế hay theo dõi được cả
phần cứng và phần mềm dễ dàng hơn.
- Các tín hiệu đưa ra từ bộ PLC có độ tin cậy cao hơn so với các tín hiệu
được cấp từ bộ điều khiển bằng rơle.
- Phần mềm lập trình PLC dễ sử dụng: phần mềm được hiểu là không cần
những người sử dụng chuyên nghiệp sử dụng hệ thống rơle tiếp điểm và

không tiếp điểm.
Không như máy tính, PLC có mục đích thực hiện nhanh các chức năng
điều khiển, chứ không phải mang mục đích làm dụng cụ để thực hiện chức
năng đó.
Ngôn ngữ dùng để lập trình PLC dễ hiểu mà không cần đến khiến thức
chuyên môn về PLC. Cả trong việc thực hiện sửa chữa cũng như việc duy trì
hệ thống PLC tại nơi làm việc.
Việc tạo ra PLC không những dễ cho việc chuyển đổi các tác động bên
ngoài thành các tác động bên trong (tức chương trình), mà chương trình tác
động nối tiếp bên trong còn trở thành một phần mềm có dạng tương ứng song

19


song với các tác động bên ngoài. Việc chuyển đổi ngược lại này là sự khác
biệt lớn so với máy tính.
Thực hiện nối trực tiếp : PLC thực hiện các điều khiển nối trực tiếp tới bộ
xử lý (CPU) nhờ có đầu nối trực tiếp với bộ xử lý. Đầu I/O này được đặt tại
giữa các dụng cụ ngoài và CPU có chức năng chuyển đổi tín hiệu từ các dụng
cụ ngoài thành các mức logic và chuyển đổi các giá trị đầu ra từ CPU ở mức
logic thành các mức mà các dụng cụ ngoài có thể làm việc được.
Dễ dàng nối mạch và thiết lập hệ thống: trong khi phải chi phí rất nhiều
cho việc hàn mạch hay nối mạch trong cấp điều khiển rơle, thì ở PLC những
công việc đó đơn giản được thực hiện bởi chương trình và các chương trình
đó được lưu giữ ở băng catssete hay đĩa CDROM, sau đó thì chỉ việc sao trở
lại.
Thiết lập hệ thống trong một vùng nhỏ: vì linh kiện bán dẫn được đem ra
sử dụng rộng rãi nên cấp điều kiện này sẽ nhỏ so với cấp điều khiển bằng rơle
trước đây.
Tuổi thọ là bán- vĩnh cửu: vì đây là hệ chuyển mạch không tiếp điểm nên

độ tin cậy cao, tuổi thọ lâu hơn so với rơle có tiếp điểm.
b.Nhược điểm của PLC.
Do chưa tiêu chuẩn hoá nên mỗi công ty sản xuất ra PLC đều đưa ra các
ngôn ngữ lập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống nhất toàn cục về hợp
thức hoá.
Trong các mạch điều khiển với quy mô nhỏ, giá của một bộ PLC đắt hơn
khi sử dụng bằng phương pháp rơle.
2.2. Phương pháp PWM trong PLC
2.2.1. Định nghĩa phương pháp điều xung PWM
Phương pháp điều xung PWM (Pulse Width Modulation) là phương pháp
điều chỉnh điện áp ra tải, hay nói cách khác, là phương pháp điều chế dựa trên
sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông, dẫn đến sự thay đổi điện áp ra.Các

20


PWM khi biến đổi thì có cùng 1 tần số và khác nhau về độ rộng của sườn
dương hay sườn âm.
Ứng dụng của PWM trong điều khiển :
PWM được ứng dụng nhiều trong điều khiển. Điển hình nhất mà chúng ta
thường hay gặp là điều khiển động cơ và các bộ xung áp, điều áp... Sử dụng
PWM điều khiển độ nhanh chậm của động cơ hay cao hơn nữa, nó còn được
dùng để điều khiển sự ổn định tốc độ động cơ.
Ngoài lĩnh vực điều khiển hay ổn định tải thì PWM còn tham gia và điều
chế các mạch nguồn như : boot, buck, nghịch lưu 1 pha và 3 pha...
PWM còn gặp nhiều trong thực tế ở các mạch điện điều khiển. Điều đặc
biệt là PWM chuyên dùng để điều khiển các phần tử điện tử công suất có
đường đặc tính là tuyến tính khi có sẵn 1 nguồn 1 chiều cố định .Như vậy
PWM được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện- điện tử. PWM cũng
chính là nhân tố mà các đội Robocon sử dụng để điều khiển động cơ hay ổn

định tốc độ động cơ.
2.2.2. Đọc xung tốc độ cao trong PLC(high Speed Counter)
Để đọc xung tốc độ cao (HSC), ta cần phải thực hiện các bước cho vệc
định dạng Wizard:

21


Hình 2.1: Thiết lập High Speed Counter (1)
* Chọn Wizard đọc xung tốc độ cao High Speed Counter:

Hình 2.2: Thiết lập High Speed Counter (2)
* Chọn Mode đọc xung tốc độ cao và loại Counter nào (HC0,HC1…)

Hình 2.3: Thiết lập High Speed Counter (3)
Tuỳ từng loại ứng dụng mà ta có thể chọn nhiều Mode đọc xung tốc độ cao
khác nhau,có tất cả 12 Mode đọc xung tốc độ cao như sau:

22


Hình 2.4: Giản đồ xung Mode 0,1 và 2
Mode 0,1,2 : Dùng đếm 1 pha với hướng đếm được xác định bởi Bit nội .
Mode 0: Chỉ đếm tăng hoặc giảm, không có Bit Start cũng như bit Reset
Mode 1: Đếm tăng hoặc giảm, có bit Reset nhưng không có bit Start
Mode 2: Đếm tăng hoặc giảm, có Bit Start cũng như bit Reset để cho phép
chọn bắt đầu đếm cũng như chọn thời điểm bắt đầu Reset. Các Bit Start cũng
như Reset là các ngõ Input chọn từ bên ngoài.
Mode 3,4,5: Dùng đếm 1 pha với hướng đếm được xác định bởi Bit ngoại,
tức là có thể chọn từ ngõ vào input.

Hình 2.5: Giản đồ xung Mode 3,4 và 5
Mode 3: Chỉ đếm tăng hoặc giảm, không có Bit Start cũng như bit Reset
Mode 4: Đếm tăng hoặc giảm,có bit Reset nhưng không có bit Start
Mode5: Đếm tăng hoặc giảm, có Bit Start cũng như bit Reset để cho phép
chọn bắt đầu đếm cũng như chọn thời điểm bắt đầu Reset. Các Bit Start cũng
như Reset là các ngõ Input chọn từ bên ngoài.
23


Mode 6,7,8: Dùng đếm 2 pha với 2 xung vào, 1 xung dùng để đếm tăng và
một xung đếm giảm

Hình 2.6: Giản đồ xung Mode 6,7 và 8
Mode 6: Chỉ đếm tăng giảm, không có Bit Start cũng như bit Reset
Mode 7: Đếm tăng giảm, có bit Reset nhưng không có bit Start
Mode 8: Đếm tăng giảm, có Bit Start cũng như bit Reset để cho phép chọn
bắt đầu đếm cũng như chọn thời điểm bắt đầu Reset. Các Bit Start cũng như
Reset là các ngõ Input chọn từ bên ngoài.
Mode 9,10,11 : Dùng để đếm xung A/B của Encoder,có 2 dạng:
Dạng 1 (Quadrature 1x mode): Đếm tăng 1 khi có xung A/B quay theo
chiều thuận, và giảm 1 khi có xung A/B quay theo chiều ngược.
Dạng 2 (Quadrature 4x mode): Đếm tăng 4 khi có xung A/B quay theo
chiều thuận, và giảm 4 khi có xung A/B quay theo chiều ngược.
24


Mode 9: Chỉ đếm tăng giảm, không có Bit Start cũng như bit Reset
Mode 10: Đếm tăng giảm, có bit Reset nhưng không có bit Start

Hình 2.7: Giản đồ xung Mode 9,10 và 11
Mode 11: Đếm tăng giảm, có Bit Start cũng như bit Reset để cho phép
chọn bắt đầu đếm cũng như chọn thời điểm bắt đầu Reset. Các Bit Start cũng
như Reset là các ngõ Input chọn từ bên ngoài.
Mode 12: Chỉ áp dụng với HSC0 và HSC3, HSC0 dùng để đếm số xung
phát ra từ Q0.0 và HSC3 đếm số xung từ Q0.1 ( Được phát ra ở chế độ phát
xung nhanh) mà không cần đấu phần cứng, nghĩa là PLC tự kiểm tra từ bên
trong.
25