BÀI TẬP LỚN: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN HÃNG MISHUBISHI ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO TẦNG HẦM

Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN

BÀI TẬP LỚN:
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN HÃNG
MISHUBISHI ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO
TẦNG HẦM.
Giáo viên hướng dẫn :

Nguyễn Đăng Khang

Nhóm :

9 - Điện Chất Lượng Cao K9

Sinh viên thực hiện :

Nguyễn Sỹ Tuấn (0941040115)
Nguyễn Mạnh Tú (0941040006)
Nguyễn Như Tú (0941540175)
Trần Tiến Tùng (0941040473)

Nhóm 9

1

Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Nguyễn Đình Tùng (0941040478)
Mẫu: (MC - 11)
BỘ CÔNG THƯƠNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA NAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BÀI TẬP LỚN: Chuyên đề TĐ Đ
Số:9
Họ và tên HS-SV:

Lớp:…………………………….

1………………………………………..
2………………………………………..
3………………………………………..
Khóa: ……….……………………. Khoa: ………………………………………...……
Giáo viên hướng dẫn: ……………………….…………………………………………..
NỘI DUNG

Nghiên cứu ứng dụng biến tần hãng Mishubishi điều khiển hệ thống

thông gió cho tầng hầm.
PHẦN THUYẾT MINH

Chương 1: Tổng quan chung về công nghệ
Chương 2: Giới thiệu thiết bị
Chương 3: Ghép nối, lập trình, cài đặt hệ thống.
Chương 4: Kết luận.
Ngày giao BTL:……………..………..Ngày hoàn thành:………….……………..

Nhóm 9

2


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Bộ môn tự động hóa

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1:
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN………………………………………………………49

LỜI NÓI ĐẦU
Kinh tế nước ta đang ngày càng phát triển, cùng với đó là các tòa nhà cao
tầng mọc lên ngày càng nhiều. Trong các tòa nhà hiện đại đó thường xây dựng các
khu vực tầng hầm làm nhiệm vụ để xe. Do hoạt động của xe ra vào trong tầng hầm
mà lượng khí thải cũng từ đó xuất hiện trong tầng hầm. Tùy theo nồng độ các chất
khí khác nhau mà mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người cũng là khác nhau.

Nhận thấy điều đó, nhóm chúng em thực hiện đề tài : Nghiên cứu ứng dụng
biến tần hãng Mishubishi điều khiển hệ thống thông gió cho tầng hầm. Với sự
giúp đỡ nhiệt tình của thầy Nguyễn Đăng Khang cùng kiến thức đã được học cũng
như tìm hiểu thêm các tài liệu bên ngoài về PLC, biến tần và các hệ thống thông
gió thực tiễn, nhóm 9 chúng em đã xây dựng lên được chương trình cũng như hệ
thống quạt thông gió tầng hầm.
Trong quá trình xây dựng hệ thống, chúng em tiến hành thực hiện theo các ý
chính sau:
Chương 1: Tổng quan chung về công nghệ
Chương 2: Giới thiệu thiết bị
Chương 3: Ghép nối, lập trình, cài đặt hệ thống.
Chương 4: Kết luận.

Nhóm 9

3


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Do kiến thức còn hạn chế nên trong bài làm của chúng em không thể tránh
được những sai sót, chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cũng như
những ý kiến đóng góp của các bạn để bài làm của chúng em được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiên
Nhóm 9

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ
I.Tổng quan.
Thiết kế hệ thống thông gió cho khu vực hầm hiện nay là nhu cầu tất yếu đối
với tất cả các công trình kiến trúc.Có thể kể tới các tòa nhà cao tầng có khu vực
tầng hầm, các công trình hầm đường bộ, …
Vậy đâu là lí do cho sự cần thiết tất yếu này ?
Nguyên nhân chính là vì sự an toàn của con người trong các khu vực tầng
hầm này. Tầng hầm là nơi kín, sự trao đổi không khí với môi trường bên ngoài
không giống như những nơi khác. Đặc biệt, nguy hiểm xảy ra đối với con người
khi tầng hầm chứa các chất độc hại và không khí ô nhiễm như các khí NO, CO2,
SO2,...Do sự trao đổi không khí với môi trường ngoài là hạn chế nên khí độc rất
khó tự bay ra ngoài. Từ đó, hệ thống thông gió tầng hầm ra đời nhằm giảm tải chất
độc hại và ô nhiễm ra ngoài và đưa khí sạch vào trong tầng hầm đảm bảo oxy đủ
cho con người.
Tầng hầm trong nhà cao tầng thường chứa 1 lưu lượng xe rất lớn và thải
lượng lớn khí độc ảnh hưởng tới sức khỏe của con người, chưa kể tới việc nếu

Nhóm 9

4


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

không khí không thoáng đãng khiến con người bị thiếu oxy dẫn đến tình trạng ngất
xỉu. Do đó giải pháp thiết kế hệ thống thông gió tầng hầm là tối quan trọng.
Ngoài ra việc thông gió còn rất quan trọng khi tầng hầm gặp sự cố như hỏa
hoan. Lượng khói hay khí độc thoát được ra càng nhiều thì mức độ nguy hiểm tới

con người trong đó sẽ được giảm đi.

II.Các phương án thông gió tầng hầm.
Hiện tại có hai phương án thông gió cho tầng hầm:
1.Thông gió đi đường ống gió:

Nhóm 9

5


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Hệ thống cấp gió tươi và hút gió thải thông qua đường ống
gió và quạt. Thông thường được thiết kế cho những tầng hầm có
cao độ lớn, có không gian đi đường ống. Phương án này phân bố
lưu lượng khí tươi điều trên toàn tầng hầm thông qua hệ thống
miệng gió.
2. Thông gió không đi đường ống gió:
Thông gió bằng JetVent, hiện nay có rất nhiều công trình thi
công. Những tầng hầm lớn có lưu lượng không khí lớn và hạn chế
bởi không gian đi đường ống thì phương án JetVent quả là một
phương án tuyệt vời.
Hiện nay có rất nhiều công trình sử dụng phương án này,
những ưu điểm của phương án này khắc phục và đáp ứng các nhu
cầu của phương pháp đi đường ống gió. Với quạt JetFan hai tốc độ,
phương án này thực sự là một phương án tuyệt vời trong việc
thông gió khi có hỏa hoạn xảy ra, việc này đã được thử nghiệm.

Nhóm 9

6


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Nguyên lý hoạt động:
Quạt JetVent hoạt động trên nguyên tắc thông gió theo
phương dọc cũng như phương ngang. Quạt tạo ra một phản lực
với áp lực không khí cao, áp lực này làm di chuyển một lượng
không khí lớn bằng cách cuốn lấy không khí xung quanh quạt.
Lượng không khí bị cuốn theo bởi quạt khi không khí được
quạt hút và thải ra đằng trước, tạo thành một luồng khí mạnh kéo
theo những miền không khí xung quanh.
Những đặc điểm này liên quan trực tiếp đến lực đẩy của
quạt, được đo bằng Newton (N). Lực đẩy này hình thành thông
qua mối quan hệ giữa lưu lượng thể tích, vận tốc và khối lượng
riêng của không khí. Nên lực đẩy mà quạt tạo ra sẽ tỉ lệ thuận với
lưu lượng và vận tốc của quạt.

Nhóm 9

7


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Hệ thống thông gió JetVent cao nổi bật ưu điểm của nó về
tính năng gọn nhẹ, ít chiếm không gian trần, khả năng thông gió
tổng thể hiệu quả và quá trình thi công lắp đặt nhanh gọn.
Do đó, trong đề tài này, chúng em thiết kế hệ thống điều
khiển sử dụng quạt thông gió JetVent.
III.Thiết kế công nghệ điều khiển.
Hệ thống thông gió tầng hầm sử dụng các quạt thông gió cũng như các thiết
bị lọc không khí. Các thiết bị này vừa có tác dụng hút khí ô nhiễm, đồng thời đẩy
mạnh khả năng trao đổi khí bên trong tầng hầm với môi trường xung quanh.
Tùy thuộc vào độ lớn không gian cũng như khả nawg trao đổi khí, lượng
chất độc có thể có trong tầng hầm mà tính toán số lượng các thiết bị cho phù hợp.
Tuy nhiên, để đảm bảo được vấn đề tiết kiệm năng lượng, do không phải lúc nào số
các thiết bị này cũng chạy hết công suất, mà tùy theo các điều kiện khác nhau mà
sử dụng lượng thiết bị khác nhau.
Có 2 phương án được vạch ra để thực hiện, vừa đảm bảo việc thông gió,
cung cấp không khí sạch cho con người, vừa đảm bảo về vấn đề năng lượng, không
gây lãng phí.
1.Phương án 1.
Phương án đầu tiên được đưa ra là sử dụng hệ thống thiết bị tùy thuộc vào
thời gian thực trong ngày.
Như ta có thể dễ dàng nhận thấy là lượng người đi trong khu vực hầm là
không đồng đều trong cả ngày, có thời điểm đông, có khi lại ít. Mặt khác, đối với
các tầng hầm để xe trong các tòa nhà cao tầng, lượng xe đi lại trong tầng hầm cũng
là khác nhau trong ngày. Phương án này sử dụng thời gian thực tế qua khảo sát
thực tế, đánh giá để xác định cũng như điều khiển các thiết bị hoạt động.
Chúng em chia thời gian làm các khoảng như sau :
0h-6h ; 10h-13h ; 18h-24h : lượng phương tiện cũng như con người hoạt

động trong khu vực tầng hầm là ít, không cần phải hoạt động toàn bộ các thiết bị
thông gió hay nói cách khác là hệ thống không cần phải hoạt động tối đa công suất.

Nhóm 9

8


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

6h-10h ; 13h-18h : là giờ cao điểm, lượng phương tiện cũng như con người
hoạt động trong khu vực tầng hầm là rất lớn, do đó cần phải hoạt động toàn bộ các
thiết bị thông gió hay nói cách khác là hệ thống cần phải hoạt động ở công suất tối
đa.
2.Phương án 2.

Phương án thứ 2 chúng em đưa ra là điều chỉnh công suất hoạt động của hệ
thống dựa vào nhu cầu hay là lượng không khí ô nhiễm cần lọc sạch.
Ở phương án này, chúng em sử dụng các cảm biến để xác định nồng độ các
chất khí có trong khu vực tầng hầm. Tùy theo các tiêu chuẩn về không khí an toàn
đối với con người mà điều chỉnh công suất hệ thống cho phù hợp.
Nhóm 9

9


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Để đảm bảo an toàn cho người cũng như hệ thống làm việc được hiệu quả
nhất, chúng em sẽ tiến hành xây dựng hệ thống kết hợp cả 2 phương án trên.

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU THIẾT BỊ.
I.Hệ thống quạt thông gió Jetvent.
1.Giới thiệu chung.

Hình ảnh minh họa quạt thông gió Jetvent
- Tính năng:
+ Thúc đẩy luồng khí luân chuyển nhanh hơn cho một không gian rộng, kiểu
hướng trục không nối ống gió, truyền động trực tiếp và bộ cánh quạt là loại có
góc nghiêng các lá cánh điều chỉnh được.
+ Phân phối gió - loại bỏ các chất ô nhiễm phát ra từ xe ở điều kiện bình
thường và trong trường hợp có hỏa hoạn là kiểm soát hơi nóng, khí sinh ra từ
các đám cháy nhằm bảo vệ các lối thoát nạn và hỗ trợ sâm nhập cho việc cứu
nạn.
- Đặc điểm:
Nhóm 9

10


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

+ Dùng để đuổi gió, chống cháy lan, phòng cháy chữa cháy trong tầng hầm
(gara đỗ xe ) và các công trình đường hầm giao thông.

+ Chịu nhiệt độ dài hạn tới 150oC và ngắn hạn lên tới 300oC trong 2 giờ.
+ Đa dạng về kích cỡ, thông số kỹ thuật.
+ Áp suất lớn, hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí vận hành.
+ Độ ồn thấp nhờ hệ thống giảm âm tiêu chuẩn.
+ Thuận tiện lắp đặt và bảo dưỡng.
+ Độ bền cao.
2. Ứng dụng trong hệ thống.
Hệ thống quạt Jetvent được bố trí đều trong khu vực tầng hầm. Tùy thuộc
vào diện tích cũng như chiều cao tầng hầm mà ta bố trí số lượng quạt với công suất
cho phù hợp.
Ở đây, chúng em bỏ qua việc chọn số lượng quạt và công suất quạt do không
có số liệu 1 trường hợp tầng hầm cụ thể, chúng em sẽ xây dựng chương trình điều
khiển hệ thống quạt nói chung, số lượng quạt hay công suất quạt sẽ phụ thuộc vào
từng trường hợp cụ thể.
II.Cảm biến nồng độ khí độc.
Có rất nhiều loại khí độc ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người, tuy nhiên,
trong phạm vi đề tài, chúng em chỉ xét tới những loại khí độc xuất hiện nhiều trong
các tầng hầm.
1.Cảm biến khí CO.
a.Tác hại khí CO.
Carbon monoxit là khí không mùi vị, có độc tính cao với sức khỏe con người
và cực kỳ nguy hiểm, do việc hít thở phải một lượng quá lớn CO sẽ dẫn tới thương
tổn do giảm ôxy trong máu hay tổn thương hệ thần kinh cũng như có thể gây tử
vong. Nồng độ chỉ khoảng 0,1% carbon monoxit trong không khí cũng có thể là
nguy hiểm đến tính mạng. CO là chất khí không màu, không mùi và không gây
Nhóm 9

11

Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

kích ứng nên rất nguy hiểm vì con người không cảm nhận được sự hiện diện của
CO trong không khí.
CO có ái lực với hemoglobin (Hb) trong hồng cầu mạnh gấp 230-270 lần so
với ôxy nên khi được hít vào phổi CO sẽ gắn chặt với Hb thành COHb do đó máu
không thể chuyên chở ôxy đến tế bào.
Khi có từ 10 tới 30% COHb trong máu, con người sẽ gặp các triệu chứng
như: đau đầu, buồn nôn, mỏi mệt và choáng váng. Khi mức độ COHb đạt tới 5060%, con người có thể bị ngất, co giật và có thể dẫn đến hôn mê và chết. Như vậy
với nồng độ trên 10000 ppm CO (1%CO) có trong không khí thở thì con người sẽ bị
chết trong vòng vài phút.
Bảng cấp độ nguy hiểm của nồng độ khí CO đối với sức khỏe con người:
Cấp độ khí CO trong không
khí
Tỷ lệ phần
triệu
12.800 ppm

Nhóm 9

Triệu chứng nhiễm độc và thời gian thở

Tỷ lệ %
1,28%

3.200 ppm

0,32%

400 ppm

0,04%

200 ppm

0,02%

Chết trong vòng 1 đến 3 phút
Nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn trong
vòng 10 phút. Chết trong 30 phút.
Nhức đầu 1-2 giờ, phổ biến rộng rãi 2,5
đến 3,5 giờ.
Nhức đầu, mệt mỏi, chóng mặt, buồn
nôn sau 2-3 giờ.

12


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Bảng mức báo động và các tiêu chuẩn về mức độ nhiễm khí CO:
Nồng độ CO
200 ppm
50 ppm
25 ppm
9 ppm

Tiêu chuẩn và quy chế

Mức độ cảnh báo

Hạn chế tiếp xúc ngắn hạn
( tối đa là 15 phút ).
Nồng độ tối đa cho phép
tiếp xúc bất kì trong
khoảng thời gian 8 giờ.
Nồng độ tối đa cho phép
tiếp xúc liên tục trong 8
giờ.
Nồng độ trung bình trong
8 giờ.

Tốt cho điểm đặt mức
báo động cao.
Đặt mức báo động
trung bình.
Mức báo động thấp.
Chỉ cần đặt báo động
nếu trong văn phòng.

Vậy ta sẽ chia làm 3 cấp báo động nồng độ khí CO trong hệ thống. Với mỗi
cấp báo động, hệ thống làm việc với nhiều cấp tốc độ quạt gió khác nhau.
b.Cảm biến MQ-7.

Hình ảnh cảm biến khí MQ-7
Cảm biến nồng độ khí CO chúng em sử dụng ở đây là cảm biến MQ-7.

Nhóm 9

13


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

- Đặc điểm kỹ thuật :
+ Có thể phát hiện khí CO tập trung ở những nơi khác nhau trong khoảng từ
10 đến 200ppm.
+ Độ nhạy cao và thời gian đáp ứng nhanh.
+ Tín hiệu ngõ ra dạng analog và digital.
+ Nhiệt độ hoạt động từ -10oC đến 50oC và dòng khoảng 150mA ở 5V.
- Thông số kỹ thuật:
+ Điện áp cung cấp : 3 – 5V DC.
+ Sử dụng chip so sánh LM393 và MQ-7.
+ Hai dạng tín hiệu đầu ra là digital và analog.
+ Công suất tiêu thụ khoảng 350mW.
+ Nhiệt độ hoạt động -10oC đến 50oC.
+ Kích thước : 33x20x16 mm.
2.Cảm biến khí NOx.
a.Tác hại khí Nox.
- Oxit nitơ có nhiều dạng, do nitơ có 5 hoá trị từ 1 đến 5. Do ôxy hoá không
hoàn toàn nên nhiều dạng oxit nitơ có hoá trị khác nhau hay đi cùng nhau, được gọi
chung là NOx. Có độc tính cao nhất là NO2 , khi chỉ tiếp xúc trong vài phút với
nồng độ NO2 trong không khí 5 phần triệu đã có thể gây ảnh hưởng xấu đến phổi,
tiếp xúc vài giờ với không khí có nồng độ NO2 khoảng 15-20 phần triệu có thể gây
nguy hiểm cho phổi, tim, gan; nồng độ NO2 trong không khí 1% có thể gây tử

vong trong vài phút.
- NOx bị ôxy hoá dưới ánh sáng mặt trời có thể tạo khí Ôzôn gây chảy nước
mắt và mẩn ngứa da, NOx cũng góp phần gây bệnh hen, thậm chí ung thư phổi,
làm hỏng khí quản.

Nhóm 9

14


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

- Vậy để đảm bảo an toàn, nồng độ khí NOx cần < 15 ppm. Nếu vượt quá
nồng độ cho phép này, hệ thống quạt gió cần hoạt động tối đa công suất để đảm
bảo an toàn cho người trong tầng hầm.
b.Cảm biến khí MQ-135.

Hình ảnh minh họa cảm biến khí MQ-135
- Mô tả : thường được dùng để kiểm tra chất lượng không khí, phát hiện được khí
NOx, ngoài ra còn có khí CO2, NH3,…
- Thông số kỹ thuật :
+ Điện áp nguồn ≤ 24V DC.
+ Điện áp của heater : 5V±0,1AC/DC.
+ Tín hiệu ngõ ra dạng analog( từ 0-10V ).
+ Điện trở tải : thay đổi được ( 2kΩ-47kΩ).
+ Điện trở của heater : 33Ω±5%.
+ Công suất tiêu thụ của heater : ít hơn 800mW.
+ Kích thước : 32mmx20mm.

+ Khoảng đo rộng.
+ Bền, tuổi thọ cao.

Nhóm 9

15


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

+ Phát hiện nhanh, độ nhạy cao.
+ Mạch đơn giản.
III. Thiết bị điều khiển PLC S7-200.
1.Giới thiệu chung.
PLC là viết tắt của 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.
S7-200 là PLC cỡ nhỏ của công ty Siemens. S7-200 gồm nhiều loại: CPU
221, 222, 224, 226.

Nhóm 9

16


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

2.Cấu trúc và nguyên lý hoạt động.
a.Cấu trúc.

- Card nhớ
- Đèn báo
+ Đèn RUN - màu xanh: Chỉ định PLC ở chế độ làm việc và thực hiện
chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình.
+ Đèn STOP-màu vàng: Chỉ định PLC ở chế độ STOP, dừng chương trình
đang thực hiện lại (các đầu ra đều ở chế độ off).
+ Đèn SF-màu đỏ, đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng có nghĩa là lỗi phần cứng
hoặc hệ điều hành. Ở đây cần phân biệt rõ lỗi hệ thống với lỗi chương trình người
dùng, khi lỗi chương trình người dùng thì CPU không thể nhận biết được vì trước

Nhóm 9

17


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

khi download xuống CPU, phần mềm lập trình đã làm nhiệm vụ kiểm tra trước khi
dịch sang mã máy.
+ Đèn Ix.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số.
+ Đèn Qx.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số.
+ Port truyền thông nối tiếp: RS 485 protocol, 9 chân sử dụng cho việc phối
ghép với PC, PG, TD200, TD200C, OP, mạng biến tần, mạng công nghiệp.

- Cổng vào ra
+ Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của
cổng Ix.x. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị Logic của công tắc.
+ Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng
Qxx. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
- Chế độ làm việc/PLC có 3 chế độ làm việc:
+ RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ nhớ, PLC sẽ chuyển
từ RUN sang STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh
STOP.
+ STOP: Cưỡng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế
độ STOP.
+ TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho
PLC hoặc RUN hoặc STOP
- Cổng truyền thông
+ 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 300÷38.400 baud.
+ Để ghép nối S7 -200 với máy lập trình PG702 hoặc các loại máy lập trình
thuộc họ PG7xx có thể dùng một cáp nối thẳng MPI. Cáp đó đi kèm với máy lập
trình.
+ Ghép nối S7 -200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI
với bộ chuyển đổi RS232 / RS485.
b.Nguyên lý hoạt động.
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là
vòng quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc các dữ liệu từ

Nhóm 9

18

Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong
từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại
lệnh kết thúc MEND. Saugiai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền
thông nội bộ và kiểm lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội
dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra.
4. Chuyển vùng dữ liệu từ
bộ nhớ đệm ra ngoại vi

1. Nhập dữ liệu từ
ngoại vi vào

3. Truyền thông và tự
kiểm tra lỗi

2. Xử lý chương trình

Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào / ra thông thường lệnh không làm
việc trực tiếp cổng 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 các giai đoạn (1) và
(4) do CPU quản lý. 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 này trực tiếp với
cổng vào và ra.
Nếu sử dụng các chế độ ngắt chương trình tương ứng với từng tín hiệu ngắt
được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình. Chương trình xử lý

ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể
xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét.
IV. Module analog EM235.
Do tín hiệu đầu ra từ các cảm biến là các tín hiệu analog, cụ thể là tín hiệu
điện áp từ 0-10V nên cần có module chuyển đổi tín hiệu đó về tín hiệu số tương
ứng với các thông số nồng độ khí mà cảm biến đó đo được.
1. Khái niệm chung về module analog.
Module analog là một công cụ để xử lý các tín hiệu tương tự thông qua việc
xử lý các tín hiệu số.

Nhóm 9

19


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

a. Analog input.
Thực chất nó là một bộ biến đổi tương tự - số (A/D). Nó chuyển tín hiệu
tương tự ở 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.
b. Analog output.
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.
c. Nguyên lý chung.
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.
-

Kết hợp các đầu cảm biến và các thiết bị chuyển đổi này thành một bộ cảm
biến hoàn chỉnh , thường gọi tắt là thiết bị cảm biến, hay đúng hơn là thiết đo và
chuyển đổi đo ( bộ transducer).

Nhóm 9

20

Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Module analog
Thiết bị cảm biến

Thiết bị chuyển đổi

0 – 10V

Đầu đo
Tín hiệu vào không điện

4-20 mA

Tín hiệu ra tương tự
0 – 10 V
4 – 20 mA

Analog Input
( A/D)
Các con số

Analog Output
( D/A)
Các con số

2. Module analog EM235.
EM 235 là một module tương tự gồm có 4AI và 1AO 12bit (có tích hợp các
bộ chuyển đổi A/D và D/A 12bit ở bên trong).

Nhóm 9

21


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

2.1. Các thành phần của module.
Thành phần
4 đầu vào
tương tự
được kí hiệu
bởi các chữ
cái A,B,C,D

Mô tả

A+ , A- , RA

Các đầu nối của đầu vào A

B+ , B- , RB

Các đầu nối của đầu vào B

C+ , C- , RC

Các đầu nối của đầu vào C

D+ , D- , RD

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

2.2. Định dạng dữ liệu.
a. Dữ liệu đầu vào:
- Kí hiệu vùng nhớ : AIWxx (Ví dụ AIW0, AIW2…)

- Định dạng:
+ Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng (ví dụ 0-10V,0-20mA):
MSB

LSB

15 14
0

Dữ liệu 12 bit

3

2
0

1
0

0
0

Modul Analog Input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào (áp, dòng) thành
÷

giá trị số từ 0 32000.

Nhóm 9

22

Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ

±

10V,

±

10mA,):

MSB

LSB

15

4

Dữ liệu 12 bit

3
0

2

1

0

0

0
0

Modul Analog Input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào áp, dòng)
÷

thành giá trị số từ -32000 32000.
b. Dữ liệu đầu ra:
- Kí hiệu vung nhớ AQWxx (Ví dụ AQW0, AQW2…)
- Định dạng dữ liệu
+ Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng (ví dụ 0-10V,4-20mA):
MSB
15
0

LSB
14

4

Dữ liệu 11 bit

3

0

2

1

0

0

0
0

÷

Modul Analog output của S7-200 chuyển đổi con số 0 32000 thành tín hiệu điện
÷

áp đầu ra 0 10V.
+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ
module Analog output của S7-200 không hỗ trợ.

±

10V,

±

10mA,): Kiểu này các

MSB
15
Dữ liệu 12 bit

Nhóm 9

LSB
4

3
0

2
0

1
0

0
0

23


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

c. Bảng tổng hợp :
Định dạng dữ liệu

Kiểu tín hiệu đối xứng (
10V,

±

Giá trị chuyển đổi
±

10mA,)

Tín hiệu không đối xứng
÷

- 32000 đến +32000

÷

(0 10V, 4 20mA)

0 đến +32000

2.3. Cách đấu dây.
a. Đầu vào tương tự:
- Với thiết bị đo đầu ra kiểu điện áp:
RA
A+

+
-

Điện áp

A-

- Với thiết bị đo tín hiệu đầu ra dòng điện:

Nhóm 9

24


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

RA
A+

4-20
mA

A-

PS
PS

M

Hoặc :

RA
A+

+

A-

4-20
mA

L+
M

-

b.Đầu ra tương tự:

MO

Nhóm 9

VO

Tải điện áp

IO

Tải dòng điện

25