Đồ Án Tốt Nghiệp Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Xoay Chiều 3 Pha Dùng PLC Mitsubishi

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN


Đề Tài:
Nghiên cứu các tính năng và ứng dụng PLC Mitsubishi xây dựng hệ điều
chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha

Giáo Viên Bộ Môn : Th.s Nguyễn Đức Quang
Lớp

: TĐH1 K8
Sinh viên thực hiện:


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Mục lục
Lời nói đầu..........................................................................................................6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC..............................................................7
I. Cấu trúc và phương thức hoạt động của bộ điều khiển lập trình
PLC............................................................................................................7
II. GIỚI THIỆU VỀ PLC FX1N..........................................................13
1. Đặc điểm............................................................................................13
2.

Đặc tính kỹ thuật :..........................................................................13

3. Các loại FX1N...................................................................................16
III. GIỚI THIỆU MÔ-ĐUN ANALOG FX2N-2DA............................17
1. Tổng quan về Analog đầu ra FX2N-2DA.......................................17
2. Sơ đồ đấu nối tín hiệu Analog :.......................................................18
3.

Độ phân giải và thông số ngõ vào/ra :..........................................18

4.

Địa chỉ thanh ghi kết nối ...............................................................19

5.

Cách ghép nối vật lý và định địa chỉ Module :............................19

6.
20

Cấu trúc lệnh kết nối dữ liệu tới địa chỉ thanh ghi của Module :

CHƯƠNG 2: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ. .23
I. Động cơ..............................................................................................23
1.

Cấu tạo:...........................................................................................23

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 2

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

a) Phần tĩnh ( hay Stator):...................................................................24
b) Vỏ máy...............................................................................................24
c) Lõi thép.............................................................................................24
d) Dây quấn...........................................................................................25
e) Phần quay( hay Rotor )....................................................................26
f) Lõi Thép............................................................................................26
g) Dây Quấn Rotor:..............................................................................26
h) Khe hở :.............................................................................................27
2. Nguyên lí làm việc động cơ không đồng bộ 3 pha.........................27
a) Rotor quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n < n1( 0 < s < 1)
28
b) Rotor cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n > n1 (s < 0) .............28
c) Rotor quay ngược chiều từ trường n < 0 (s > 1)............................29
d) Các đường đặc tính của động cơ không đồng bộ 3 pha................29
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐCKĐB...........30
1. Điều chỉnh tộc độ động cơ ĐK bằng cách thay đổi điện trở phụ
mạch rôto (R2f):.......................................................................................30
2.

Điều chỉnh tốc độ ĐK bằng cách thay đổi điện áp stato (us):....32

3.

Điều chỉnh tốc độ ĐK bằng cách thay đổi số đôi cực (p):...........33

4.

Điều chỉnh tốc độ ĐK bằng cách thay đổi tần số (f1):................33

a) Vấn đề thay đổi tấn số của điện áp stato:.......................................33
b) Quy luật điều chỉnh điện áp stato khi thay đổi tần số:.................34
c) Các đặc tính điều chỉnh tần số và điện áp stato:...........................36
III. GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN..........................................................38
1.

Khái quát về biến tần.....................................................................38

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

a) Khái niệm..........................................................................................38
b) Phân loại:..........................................................................................39
c) Ứng dụng:.........................................................................................39
d) Sơ đồ nguyên lý bộ biến tần............................................................40
2.

Tìm hiểu về biến tần FR-D700......................................................43

a) Giới thiệu chung...............................................................................43
b) Chức năng của các phím..................................................................44
c) Cấu trúc biến tần FR-D700.............................................................45
IV. Encoder Autonic ES50.....................................................................48
1.

Đặc tính kí thuật.............................................................................48

2.

Sơ đồ đầu ra....................................................................................49

3.

Các đặc điểm cơ khí.......................................................................51

CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ..52
I. Đặt vấn đề.........................................................................................52
V. Cách thức giải quyết vấn đề............................................................53
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ LẬP TRÌNH..........................56
1.

Sơ đồ kết nối PC – PLC – Biến tần...............................................56

1.

Lắp đặt và nối dây biến tần..........................................................57

a) Đấu dây.............................................................................................58
b) Đấu mạch điều khiển.......................................................................60

d) Tín hiệu đầu ra.................................................................................64
5.

Bảng điều khiển hoạt động............................................................66

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ....................................................................................79
Kết quả thu được....................................................................................79
Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 4


Đồ án tốt nghiệp


GVHD: Nguyễn Đức Quang

Đánh giá..........................................................................................79

LỜI CẢM ƠN...................................................................................................81

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Lời nói đầu
Như chúng ta đã biết ngày nay,Trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa
đất nước,ngành công nghiệp có 1 vai trò quan trọng nhằm thúc đẩy và phát triển
nền kinh tế.Đưa công nghệ mới vào sản xuất là 1 yêu cầu tất yếu.
Khi mà động cơ điện càng được ứng dụng rộng rãi trong nghành công nghiệp
thì điều khiển nó 1 cách tối ưu là 1 vấn đề được đặt ra. Có nhiều phương pháp để
điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha.Trải qua nhiều giai đoạn, qua nhiều
phương pháp.Cho đến khi Biến tần được tạo ra và đưa vào ứng dụng thì nó trở
thành 1 giải pháp tối ưu và được dùng rất rộng rãi.
Có nhiều hãng nước ngoài sản xuất các loại biến tần khác nhau. Misubishi là 1
trong số đó.Em đã được giao đề tài”nghiên cứu hệ biến tần-Động cơ không đồng
bộ 3 pha” chuyên sâu về biến tần của hãng Mitsubishi.Em đã chọn biến tần FRD720s để nghiên cứu.Qua đề tài này em đã có thêm nhiều kiến thức hơn về hệ
biến tần-động cơ không đồng bộ 3 pha.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện ,bộ môn Tự động hóa
đã giúp đỡ em đặc biệt là thầy Nguyễn Đức Quang đã trực tiếp giảng dạy và
hướng dẫn em hoàn thành đồ án
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng trong quá trình làm đồ án, chưa có nhiều
kinh nghiệm nên còn có nhiều nhiều sai sót trong cách trình bày cũng như phần
thể hiện đồ án của mình mong các thầy, cô và các bạn góp ý và bổ sung thêm.
Sinh viên thực hiện:
Lương Mạnh Tuấn

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC
I. Cấu trúc và phương thức hoạt động của bộ điều khiển lập trình PLC
Các bộ điều khiển PLC được sản xuất theo dòng sản phẩm. Khi mới xuất
xưởng, chúng chưa có một chương trình cho một ứng dụng nào cả. Tất cả các
cổng logic cơ bản, chức năng nhớ, timer, counter .v.v... được nhà chế tạo tích hợp
trong chúng và được kết nối với nhau bằng chương trình được viết bởi người
dùng cho một nhiệm vụ điều khiển cụ thể nào đó. Bộ điều khiển PLC có nhiều
loại khác nhau và được phân biệt với nhau qua các thành phần sau:
•

Các ngõ vào và ra.

•

Dung lượng nhớ.

•

Bộ đếm (counter).

•

Bộ định thời (timer).

•

Bit nhớ.

•

Các chức năng đặc biệt.

•

Tốc độ xử lý.

•

Loại xử lý chương trình.

•

Khả năng truyền thông.

Các bộ điều khiển lớn thì các thành phần trên được lắp thành các modul riêng.
Đối với các bộ điều khiển nhỏ, chúng được tích hợp trong bộ điều khiển. Các bộ
điều khiển nhỏ này có số lượng ngõ vào/ra cho trước cố định. Bộ điều khiển được
cung cấp tín hiệu bởi các tín hiệu từ các cảm biến ở ngõ vào của nó. Tín hiệu này
được xử lý tiếp tục thông qua chương trình điều khiển đặt trong bộ nhớ chương
trình. Kết quả xử lý được đưa ra ngõ ra để đến đối tượng điều khiển hay khâu
điều khiển ở dạng tín hiệu.
Cấu trúc của một PLC có thể được mô tả như hình vẽ sau:

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Hình 1.1: Cấu trúc chung của bộ điều khiển lập trình PLC

•

Khối nguồn cung cấp:

Khối nguồn có nhiệm vụ biến đổi điện áp lưới (110V hay 220V) thành điện áp
thấp hơn cung cấp cho các khối của thiết bị tự động. Điện áp này là 24VDC. Các
điện áp cho cảm biến, thiết bị điều chỉnh và các đèn báo nằm trong khoảng (24 ÷
220V) có thể được cung cấp thêm từ các nguồn phụ ví dụ như biến áp.
•

Khối trung tâm:

•

Bộ nhớ chương trình:

Bộ nhớ chương trình trong PLC là một bộ nhớ điện tử đặc biệt có thể đọc được.
Nếu sử dụng bộ nhớ đọc/ghi được (RAM), thì nội dung của nó luôn luôn được
thay đổi, ví dụ như trong trường hợp vận hành điều khiển. Trong trường hợp điện
áp nguồn bị mất thì nội dung trong RAM có thể vẫn được giữ lại nếu như có sử
dụng Pin dự phòng.
Nếu chương trình điều khiển làm việc ổn định, hợp lý, nó có thể được nạp vào
một bộ nhớ cố định, ví dụ như EPROM, EEPROM. Nội dung chương trình ở
EPROM có thể bị xóa bằng tia cực tím.

•

Hệ điều hành:

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 8


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Sau khi bật nguồn cung cấp cho bộ điều khiển, hệ điều hành của nó sẽ đặt các
counter, timer, dữ liệu và bit nhớ với thuộc tính non - retentive (không được
nhớ bởi Pin dự phòng) cũng như ACCU về 0.
Để xử lý chương trình, hệ điều hành đọc từng dòng chương trình từ đầu đến
cuối. Tương ứng hệ điều hành thực hiện chương trình theo các câu lệnh.
•

Bit nhớ:

Các bit nhớ là các phần tử nhớ mà hệ điều hành ghi nhớ trạng thái tín hiệu.
•

Bộ đệm:

Bộ đệm là một vùng nhớ mà hệ điều hành ghi nhớ các trạng thái tín hiệu ở các
ngõ vào/ ra nhị phân.
•

Accumulator:

Accumulator là một bộ nhớ trung gian mà qua nó timer hay counter được nạp
vào hay thực hiện các phép toán số học.
•

Counter, Timer:

Timer và counter cũng là các vùng nhớ, hệ điều hành ghi nhớ các giá trị đếm
trong nó.
•

Hệ thống Bus:

Bộ nhớ chương trình, hệ điều hành và các modul ngoại vi (các ngõ vào và ngõ
ra) được kết nối với PLC thông qua Bus nối. Một Bus bao gồm các dây dẫn mà
các dữ liệu được trao đổi. Hệ điều hành tổ chức việc truyền dữ liệu trên các dây
dẫn này.
•

Khối vào:

Các ngõ vào của khối này sẽ được kết nối với các bộ chuyển đổi tín hiệu và
biến đổi các tín hiệu này thành tín hiệu phù hợp với tín hiệu xử lý của CPU. Dựa
vào loại tín hiệu vào sẽ có các khối ngõ vào tương ứng. Gồm có hai loại khối vào
cơ bản sau:
•

Khối vào số (Digital Input – DI):

Các ngõ vào của khối này được kết nối với các bộ chuyển đổi tạo ra tín hiệu
nhị phân như nút nhấn, công tắc, cảm biến tạo tín hiệu nhị phân .v.v... Do tín hiệu
tại ngõ vào có thể có mức logic tương ứng với các điện áp khác nhau, do đó khi

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 9


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

sử dụng cần phải chú ý đến điện áp cần thiết cung cấp cho khối vào phải phù hợp
với điện áp tương ứng mà bộ chuyển đổi tín hiệu nhị phân tạo ra.
Ví dụ: Các nút nhấn, công tắc được nối với nguồn 24VDC thì yêu cầu phải sử
dụng khối vào có nguồn cung cấp cho nó là 24VDC.
•

Khối vào tương tự (Analog Input – AI):

Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu tương tự (hay còn gọi là tín hiệu
analog) thành tín hiệu số. Các ngõ vào của khối này được kết nối với các bộ
chuyển đổi tạo ra tín hiệu analog như cảm biến nhiệt độ (Thermocouple), cảm
biến lưu lượng, ngõ ra analog của biến tần .v.v... Khi sử dụng các khối vào analog
cần phải chú ý đến loại tín hiệu analog được tạo ra từ các bộ chuyển đổi (cảm
biến).
Ví dụ: Các cảm biến tạo ra tín hiệu analog là dòng điện (4 ÷ 20mA) thì phải sử
dụng ngõ vào analog là loại nhận tín hiệu dòng điện (4 ÷ 20mA). Nếu cảm biến

tạo ra tín hiệu analog là điện áp (0 ÷ 5V) thì phải sử dụng ngõ vào analog nhận tín
hiệu là điện áp (0 ÷ 5V).
•

Khối ra:

Khối này có nhiệm vụ khuếch đại các tín hiệu sau xử lý của CPU (được gởi
đến vùng đệm ra) cung cấp cho đối tượng điều khiển là cuộn dây, đèn báo, van từ
.v.v… Tùy thuộc vào đối tượng điều khiển nhận tín hiệu dạng nào mà sẽ có các
khối ra tương ứng. Gồm có hai loại khối ra tiêu biểu:
•

Khối ra số (Digital Output – DO):

Các ngõ ra của khối này được kết nối với các đối tượng điều khiển nhận tín
hiệu nhị phân như đèn báo, cuộn dây rơle .v.v... Vì đối tượng điều khiển nhận tín
hiệu nhị phân sử dụng nhiều cấp điện áp khác nhau nên khi sử dụng các khối ra số
cần phải chú ý đến điện áp cung cấp cho nó có phù hợp với điện áp cung cấp cho
đối tượng điều khiển hay không.
•

Khối ra tương tự (Analog Output – AO):

Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu số được gửi từ CPU đến đối tượng điều
khiển thành tín hiệu tương tự. Các ngõ ra của khối này được kết nối với các đối
tượng điều khiển nhận tín hiệu tương tự như ngõ vào analog của biến tần, van tỷ
lệ, .v.v... Khi sử dụng các ngõ ra tương tự cần chú ý đến loại tín hiệu tương tự

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 10


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

cung cấp cho đối tượng điều khiển có phù hợp với tín hiệu tương tự mà đối tượng
điều khiển cần nhận hay không.
Ví dụ: Ngõ vào analog của biến tần nhận tín hiệu là điện áp (0 ÷ 10V) thì nhất
thiết phải sử dụng ngõ ra tương tự tạo ra tín hiệu analog là điện áp (0 ÷ 10V).
•

Phương thức thực hiện chương trình trong PLC

Việc xử lý chương trình trong PLC được thể hiện trong Hình 4.2 như sau:

Hình 1.2: Chu kỳ quét trong PLC
PLC thực hiện chương trình cheo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng
quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các
cổng vào tới vùng bộ đệm ảo ngõ vào (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. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội
dung của bộ đệm ảo ngõ ra (Q) tới các cổng ra. Vòng quét được kết thúc bằng
giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian vòng
quét (Scan time). Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét
Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 11

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Có vòng quét
thực hiện lâu, có vòng quét thực hiện nhanh tùy thuộc vào số lệnh trong chương
trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu truyền thông .v.v... 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 quét càng ngắn, tính thời gian thực
của chương trình càng cao.
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ ra, thông thường lệnh không làm việc trực
tiếp với 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 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
với cổng vào/ra.

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 12


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

II. GIỚI THIỆU VỀ PLC FX1N
1. Đặc điểm
FX1N PLC thích hợp với các bài toán điều khiển với số lượng đầu vào ra trong
khoảng 14-60 I/O. Tuy nhiên, khi sử dụng các module vào ra mở rộng, FX1N có
thể tăng cường số lượng I/O lên tới 128 I/O. FX1N được tăng cường khả năng
truyền thông, nối mạng, cho phép tham gia trong nhiều cấu trúc mạng khác nhau
như Ethernet, ProfileBus, CC-Link, CanOpen, DeviceNet,… FX1N có thể làm
việc với các module analog, các bộ điều khiển nhiệt độ. Đặc biệt, FX1N PLC
được tăng cường chức năng điều khiển vị trí với 6 bộ đếm tốc độ cao (tần số tối
đa 60kHz), hai bộ phát xung đầu ra với tần số điều khiển tối đa là 100kHz. Điều
này cho phép các bộ điều khiển lập trình thuộc dòng FX1N PLC có thể cùng một
lúc điều khiển một cách độc lập hai động cơ servo hay tham gia các bài toán điều
khiển vị trí (điều khiển hai toạ độ độc lập).
Nhìn chung, dòng FX1N PLC thích hợp cho các ứng dụng dùng trong công
nghiệp chế biến gỗ, trong các hệ thống điều khiển cửa, hệ thống máy nâng, thang
máy, sản xuất xe hơi, hệ thống điều hoà không khí trong các nhà kính, hệ thống
xử lý nước thải, hệ thống điều khiển máy dệt,…
2. Đặc tính kỹ thuật :

MỤC
Xử lý chương trình
Phương pháp xử lý vào/ra
(I/O)
Thời gian xử lý lệnh
Ngôn ngữ lập trình
Dung lượng chương trình

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

ĐẶC ĐIỂM
GHI CHÚ
Thực hiện quét chương trình tuần hoàn
Cập nhật ở đầu và cuối chu kì
Có lệnh làm tươi ngõ ra
quét (khi lệnh END thi hành)
Đối với các lệnh cơ bản: 0,55  0,7µs
Đối với các lệnh ứng dụng: 3,7  khoảng 100 µs
Ngôn ngữ Ladder và
Có thể tạo chương trình
Instruction
loại SFC
Có thể chọn tùy ý bộ nhớ
8000 bước EEPROM
(như FX1N-EEPROM8L)

Page 13


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Số lệnh cơ bản: 27
Có tối đa 177 lệnh ứng
Số lệnh
Số lệnh Ladder: 2
dụng được thi hành
Số lệnh ứng dụng: 89
Phần cứng có tối đa 128 ngõ Vào/Ra, tùy thuộc vào người

Cấu hình Vào/Ra
sử dụng chọn
(I/O)
(Phần mềm có tối đa 128 đầu vào, 128 đầu ra)
Thông thường
Số lượng: 384
Từ M0  M383
Rơ le phụ
Chốt
Số lượng: 1152
Từ M384  M1535
trợ (M)
Đặc biệt
Số lượng: 256
Từ M8000  M8255
Chốt
Số lượng: 1000
Từ S0  S999
Rơ le trạng
thái (S)
Khởi tạo
Số lượng: 10 (tập con)
Từ S0  S9
Khoảng định thì: 0  3276,7
100 mili giây
Từ T0  T199
giây
Số lượng: 200
Khoảng định thì: 0  327,67
10 mili giây

Từ T200  T245
giây
Số lượng: 46
Bộ định thì
Timer (T)
Khoảng định thì: 0  32,767
1 mili giây duy
T246  T249
giây
trì
Số lượng: 4
Khoảng định thì: 0  3276,7
100 mili giây
T250  T255
giây
duy trì
Số lượng: 6
Thông thường 16 Khoảng đếm: 1 đến 32767
Từ C0  C15
bit
Số lượng: 16
Loại: bộ đếm lên 16 bit
Từ C16  C199
Chốt 16 bit
Số lượng: 184
Loại: bộ đếm lên 16 bit
Từ C200  C219
Bộ đếm (C) Thông thường 32 Khoảng đếm: -2.147.483.648
đến 2.147.483.647
Loại: bộ đếm lên/xuống

bit
Số lượng: 20
32 bit
Khoảng đếm: -2.147.483.648
Từ C220  C234
Chốt 32 bit
đến 2.147.483.647
Loại: bộ đếm lên/xuống
Số lượng: 15
32 bit
Bộ đếm tốc
Khoảng đếm: -2.147.483.648
1
pha
Từ C235  C240
độ cao
đến 2.147.483.647
(HSC)
1 pha: Tối đa 60kHz cho phần
1 pha hoạt động
Từ C241  C245
cứng của HSC (C235, C236,
bằng ngõ vào
C246)

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 14

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang
Từ C246  C250

2 pha

Pha A/B

Thông thường

Thanh ghi
dữ liệu
(D)

Con trỏ
(P)

Tối đa 10kHz cho phần mềm
của HSC (C237  C245, C247 
C250)
2 pha: Tối đa 30kHz cho phần
Số lượng: 128

Từ C251  C255
Từ D0  D127
Loại: cặp thanh ghi lưu
trữ dữ liệu 16 bit dùng
cho thiết bị 32 bit
Từ D128  D7999

Chốt

Số lượng: 7872

Tập tin

Số lượng: 7000

Được điều chỉnh
bên ngoài

Trong khoảng: 0  255
Số lượng: 2

Đặc biệt

Số lượng: 256 (kể cả D8030,
D8031)

Chỉ mục

Số lượng: 16

Dùng với lệnh
CALL

Số lượng: 128

Từ P0  P127

Số lượng: 6

100 đến 150 (kích cạnh
lên =1, kích cạnh xuống
=0)

Số lượng: 8

Từ N0  N7

Dùng với các
ngắt

Số mức lồng Dùng với lệnh
nhau (N)
MC/MCR
Thập phân
(K)
Hằng số
Thập lục phân
(H)

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Loại: cặp thanh ghi lưu
trữ dữ liệu 16 bit dùng
cho thiết bị 32 bit
Từ D1000  D7999
Loại: thanh ghi lưu trữ

dữ liệu 16 bit
Dữ liệu chuyển từ biến
trở điều chỉnh điện áp
đặt ngoài vào thanh ghi
D8030 và D8031
Từ D8000  D8255
Loại: thanh ghi lưu trữ
dữ liệu 16 bit
Từ V0  V7 và Z0  Z7
Loại: thanh ghi dữ liệu
16 bit

16 bit: -32768 đến 32767
32 bit: -2.147.483.648 đến 2.147.483.647
16 bit: 0000 đến FFFF
32 bit: 00000000 đến FFFFFFFF

Page 15


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

3. Các loại FX1N
Nguồn AC, đầu vào 24 VDC
FX1N
FX1N-14MRES/UL
FX1N-14MTESS/UL
FX1N-24MRES/UL

FX1N-24MTESS/UL
FX1N-40MRES/UL
FX1N-40MTESS/UL
FX1N-60MRES/UL
FX1N-60MTESS/UL

Tổng các
ngõ
Vào/Ra

Ngõ vào
Số
lượng

Loại

Ngõ ra
Số
lượng

Rơ le
14

8

Sink/Source

6

24

14

Sink/Source

10

40

24

Sink/Source

16

60

36

Sink/Source

24

90 × 75 × 9

Transistor
(Source)

130 × 75 × 9

Transistor
(Source)

175 × 75 × 9

Rơ le
14

8

Sink/Source

6

Transistor
(Source)

90 × 75 × 9

Rơ le
24

14

Sink/Source

10

Transistor
(Source)

90 × 75 × 9

Rơ le
40

24

Sink/Source

16

FX1N-60MR-DS
FX1N-60MTDSS

Transistor
(Source)

Rơ le

FX1N-40MR-DS
FX1N-40MTDSS

90 × 75 × 9

Rơ le

FX1N-24MR-DS
FX1N-24MTDSS

Transistor
(Source)
Rơ le

FX1N-14MR-DS
FX1N-14MTDSS

Loại

Kích thước
(Dài × Rộng ×
Cao) (mm)

Transistor
(Source)

130 × 75 × 9

Rơ le
60

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

36

Sink/Source

24

Transistor

(Source)

175 × 75 × 9

Page 16


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

I. GIỚI THIỆU MÔ-ĐUN ANALOG FX2N-2DA
1. Tổng quan về Analog đầu ra FX2N-2DA
Module Analog FX2N-2DA của hãng Mitsubishi được thiết kế 2 ngõ Analog
Output.
Dòng sản phẩm Module Analog FX2N-2DA chỉ có 2 ngõ Analog và thường
được đưa vào những ứng dụng chỉ có một hoặc hai tín hiệu Analog ở ngõ ra.
Tín hiệu sau khi được PLC xử lí ở dạng số sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu
Analog thông qua Module FX2N-2DA. Tín hiệu điều khiển sẽ được đưa ra ở 2
dạng là dòng hoặc áp. Tùy vào ứng dụng mà ta thay đổi dạng tín hiệu tại ngõ ra.
Thông thường những tín hiệu này dùng để điều khiển các đối tượng như: các van
Analog, biến tần… những thiết bị điều khiển bằng tín hiệu Analog.
Module FX2N2DA chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự : Trên PLC
thực hiện nạp dữ liệu số từ 0~4000, ngõ ra sẽ tương ứng từ 0~10VDC hoặc
4~20mA.
FX2N-DA có thể sử dụng cho các dòng PLC Mitsubishi FX1N, FX2N

Các thông số kỹ thuật:
Power Supply : 24VDC/85mA (from main unit)
Analog Channel(Output): 2.

Analog Range: 0 to 5 VDC/0 to 10 VDC/ 4 to 20 mA DC

2. Sơ đồ đấu nối tín hiệu Analog :
 Ngõ vào Analog module FX2N2AD:
Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 17


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Chú ý khi kết nối ngõ vào dòng điện, ngõ vào VIN và IIN phải nối chung với
nhau.
 Ngõ ra Analog module FX2N2DA :

3. Độ phân giải và thông số ngõ vào/ra :

Mỗi Module được tích hợp 2 kênh chuyển đổi
Ngõ ra FX2N2DA :
 Điện áp ra :
Giải điện áp ra : 0 ~ 10V
Giải giá trị số : 0 ~ 4000
Độ phân giải : 12bit
 Dòng điện ra :
Giải dòng điện ra : 4 ~ 20mA
Giải giá trị số : 0 ~ 4000
Độ phân giải : 12 bit
4. Địa chỉ thanh ghi kết nối

Module FX2N2DA:

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 18


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

a. Thanh ghi số 16:
Thanh ghi nạp giá trị số để chuyển đổi, gồm 16 bit :
Bit 15 Bit 14 Bit 13 Bit 12 Bit 11 Bit 10 Bit 9 Bit 8 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit
4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
Trong đó : Từ Bit 8 đến Bit 15 không được sử dụng. 8 Bit còn lại từ Bit 0 đến
Bit 7 được dùng để chứa giá trị số cần chuyển đổi
b. Thanh ghi số 17:
Thanh ghi điều khiển việc nạp dữ liệu số, kích hoạt quá trình chuyển đổi giá trị
số sang analog ngõ ra.
Thanh ghi cũng có 16 bit nhưng chỉ sử dụng 3 bit thấp là:
Bit 0: Khi bit này chuyển mức từ mức 1 xuống mức 0, quá trình chuyển đổi
D=>A của kênh CH2 sẽ được bắt đầu.
Bit 1: Khi bit này chuyển mức từ mức 1 xuống mức 0, quá trình chuyển đổi
D=>A của kênh CH1 sẽ được bắt đầu
Bit 2: Khi bit này chuyển mức từ mức 1 xuống mức 0, quá trình lưu dữ liệu 8
bit thấp của giá trị số nạp xuống được thiết lập
Ví dụ: Để kích hoạt quá trình chuyển đổi DA của kênh CH1 , ta sẽ thực hiện:
Bước 1: Nạp thanh ghi số 17, bit 2 = 1 => dữ liệu nạp xuống là 010 , tương ứng
với số K2, hoặc H2

Bước 2: Nạp thanh ghi số 17, bit 2 = 0 => dữ liệu nạp xuống là 000 , tương ứng
với số K0, hoặc H0
Chú ý, các bit tính theo hệ nhị phân ( cơ số 2 ) và quy đổi thành hệ Thập lục
phân Hexa ( cơ số 16 ). Ký hiệu chữ H là chỉ số ở hệ Hexa, hoặc quy đổi sang
thập phân chữ K là hệ thập phân ( hệ cơ số 10 ).
5. Cách ghép nối vật lý và định địa chỉ Module :

Đối với PLC Mitsubishi, theo phòng kỹ thuật Công ty TNHH Cơ điện Auto
Vina đã tìm hiểu thì các modul I/O thông thường sẽ ghép nối mà không cần bất kỳ
thiết lập nào. Địa chỉ sẽ tiếp nối phụ thuộc theo số ngõ vào / ra có sẵn của PLC.
Các Module đặc biệt như Module Analog sẽ được tự động hoàn toàn định địa
chỉ theo thứ tự gần với PLC nhất
6. Cấu trúc lệnh kết nối dữ liệu tới địa chỉ thanh ghi của Module :

a. Lệnh viết dữ liệu : TO
Cấu trúc lệnh:
| TO | m1 | m2 | S | n |
Trong đó :
+ TO là tên lệnh
+ m1 là địa chỉ của Module theo thứ tự như mục số 5 đã nêu trên.

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 19


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

+ m2 là địa chỉ của thanh ghi cần kết nối tới, là các thanh ghi ở mục 4 đã nêu
trên.
+ S là dữ liệu để viết vào thanh ghi. S có thể là hằng số hoặc dữ liệu dạng thanh
ghi data trong PLC.
+ n là số thanh ghi được viết trong lệnh, tính từ địa chỉ m2
Cách viết lệnh:
Trong cửa sổ lập trình, gõ trực tiếp câu lệnh theo cấu trúc trên.
b. Lệnh đọc dữ liệu : FROM
Cấu trúc lệnh: | FROM | m1 | m2 | D | n |
Trong đó :
+ FROM là tên lệnh
+ m1 là địa chỉ của Module theo thứ tự như mục số 5 đã nêu trên.
+ m2 là địa chỉ của thanh ghi cần kết nối tới, hay chính là chỉ số thanh ghi ở
mục 4 đã nêu trên.
+ D là dữ liệu lưu kết quả giá trị sau khi đọc từ Module lên. D là các dạng dữ
liệu kiểu thanh ghi trong PLC.
+ n là số thanh ghi sẽ đọc lên trong lệnh, tính từ địa chỉ m2.
Cách viết lệnh:
Trong cửa sổ lập trình, gõ trực tiếp câu lệnh theo cấu trúc trên.
Ví dụ: thực hiện lệnh TO để nạp giá trị cho kênh CH2 của module FX2N2DA :
Chúng ta vẫn giả sử theo ví dụ trên là Module FX2N2DA được kết nối vào vị
trí 1 như trên mục số 5. Chi tiết địa chỉ thanh ghi, lập trình viên coi lại mục số 4 ở
trên hoặc xem trong tài liệu đi kèm thiết bị.
Thực hiện mở phần mềm và chọn Model PLC tương ứng cho FX1N 40MR:

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 20

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Dưới đây là đoạn code thực hiện chuyển đổi tín hiệu số 12 bit từ 0~4000 qua
kênh CH2 của module FX2N2DA
Đoạn code này có thể thực hiện cho cả PLC dòng FX0N, FX1N, ... của
Mitsubishi

Bit M8000 là bit luôn ON khi PLC có lệnh RUN. Các lệnh được giải thích như
sau:
Lệnh 1: Nạp giá trị số 16 bit từ thanh ghi D0 xuống 16 bit qua thanh ghi ghép
từ M0 đến M15
Lệnh 2: Tách 8 bit thấp lưu sang thanh ghi ghép từ M16 đến M23
Lệnh 3: Nạp xuống module 1 là FX2N2DA, thanh ghi #16 giá trị 8 bit có được
ở bước 2.

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 21


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Lệnh 4: Đưa bit 2 của thanh ghi #17 trong module lên 1.
Lệnh 5: Xóa bit 2 của thanh ghi #17 trong mudule về 0, quá trình nạp 8 bit thấp
được xác nhận.
Lệnh 6: Tách 8 bít cao của thanh ghi giá trị số ở Lệnh 1, tiếp tục lưu đệm qua

thanh ghi ghép từ M16 đến M23, trong 8 bit cao này chứa 4 bit cao còn lại của số
liệu 12 bit cần nạp xuống từ thanh ghi D0 ( Lý do 12 bít là vì module chỉ chuyển
đổi được 12 bit, chúng ta có thể xem kỹ lại thông số đã nêu ở Mục 3. Lệnh 7:
Nạp 8 bit đã tách được từ lệnh số 6 xuống thanh ghi #16 của module. Lệnh 8:
Nạp bit 0 của thanh ghi #17 trong module lên 1.
Lệnh 9: Xóa bit 0 của thanh ghi #17 trong module về 0. Quá trình chuyển đổi
giá trị số được thực hiện và xuất ra ngõ ra analog kênh CH2 của module FX2N2DA.
Như vậy, chúng ta đã có thể truyền giá trị số xuống module DA để chuyển đổi
thành tín hiệu analog 0~10VDV, 4~20mA. Việc còn lại là thực hiện nạp giá trị
cần vào thanh ghi D0 và kích hoạt đoạn code trên, M8000 có thể thay thành bit
điều kiện khi cần sẽ SET ON.

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 22


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

CHƯƠNG 2: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG
ĐỒNG BỘ
I. Động cơ
Động cơ không đồng bộ 3 pha là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên
lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor khác với tốc độ từ trường quay trong máy.

1. Cấu tạo:

Gồm 2 phần chính:



Phần tĩnh(Stato): gồm vỏ

máy, lõi sắt và dây quấn.


Phần quay(Roto): gồm

trục, lõi sắt và dây quấn roto
Ngoài ra khe hở trong ĐCKĐB
rất nhỏ nên roto trong ĐCKĐB
rất tròn và đều

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 23


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

a) Phần tĩnh ( hay Stator):
Trên stator có vỏ , lõi thép và dây quấn
b) Vỏ máy
Vỏ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn.Thường võ máy làm
bằng gang . Đối với vỏ máy có công suất tương đối lớn ( 1000 kw ) thường dung
thép tấm hàn lại làm vỏ máy ,tùy theo cách làm nguội ,máy và dạng vỏ máy cũng
khác nhau .

c) Lõi thép
Lõi thép là phần dẫn từ . Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay nên để
giảm bớt tổn hao , lõi thép được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm ép
lại . Khi đường kính ngoài của lõi thép nhỏ hơn 990mm thì dùng cả tấm thép tròn
ép lại . Khi đường kính ngoài lớn hơn trị số trên thì phải dùng những tấm thép hình
rẻ quạt ( hinh 1.2 ) ghép lại thành khối tròn .

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 24


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Quang

Mỗi lõi thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn
cách điện trên bề mặt để giảm hao tổn do
dòng điện xoáy gây nên .Nếu lõi thép ngắn
thì có thể ghép thành một khối nếu lõi thép
quá dài thì ghép thành

những tấm ngắn mỗi

tấm thép dài từ 6 đến 8 cm đặt cách nhau 1cm
để thông gió cho tốt .Mặt trong cùa lá thép có
Hình 1.2 tấm thép hình rẻ quạt

sẽ rảnh để dặt dây quấn .

d) Dây quấn
Dây quấn stator được đặt vài các rãnh của lõi thép và được cách điện tốt
với lõi thép . Dây quấn phấn ứng là phần dây bằng đồng được trong các rãnh phần
ứng và làm thành một hoặc nhiều vòng kín .Dây quấn là bộ phận quan trọng nhất
của động cơ vì nó trực tiếp tham gia vào quá trình biến dổi năng lượng từ điện
năng thành cơ năng . Đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấn cũng
chiếm tỷ lệ khá cao trong toàn bộ giá thành của máy.
+ Các yêu cầu đối với dây quấn bao gồm :
- Sinh ra được một sức điện động cần thiết có thể cho một dòng điện nhất
định chạy qua mà không bị nóng quá một nhiệt độ nhất định để sinh ra một
moment cần thiết đồng thời đảm bảo đổi chiều tốt .
- Triệt để tiết kiệm vật liệu , kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn an toàn
Dây quấn phấn ứng có thể phân ra làm các loại chủ yếu sau :
+ Dây quấn xếp đơn và dây quấn xếp phức tạp
+ Dây quấn song đơn và dây quấn song phức tạp

Khoa Điện-Bộ mônTĐH

Page 25

-