Đề tài Thiết kế hệ thống điều khiển duy trì áp suất ứng dụng trong cung cấp nước sạch

tû lÖ DAC, x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ®Æc tÝnh ®Çu ra x2 lµ a%. Th«ng sè nµy biÓu thÞ gi¸ trÞ t­¬ng tù nhá nhÊt lµ a% cña P200x P0780: Gi¸ trÞ y2 cña thang tû lÖ DAC, th«ng sè nµy biÓu thÞ gi¸ trÞ x2 theo mA P0781: ChiÒu réng cña d¶i chÕt DAC, ®Æt chiÒu réng cña d¶i chÕt theo ®¬n vÞ (mA) cho ®Çu ra t­¬ng tù H×nh 3.11: §å thÞ thÓ hiÖn c¸c th«ng sè cña kªnh DAC 3.5.2.7 Cµi ®Æt nèi tiÕp Gi¸ trÞ th«ng sè cµi ®Æt hiÖn thêi cã thÓ ®­îc truyÒn sang bé biÕn tÇn MICROMASTER 440 nhê bé phÇn mÒm STARTER hoÆc bé DRIVEMONITOR C¸c øng dông ®iÓn h×nh cña c¸ch cµi ®Æt nèi tiÕp gåm: NÕu mét sè hÖ tuyÒn ®éng ph¶i cµi ®Æt theo cïng mét cÊu h×nh vµ cã cïng mét chøc n¨ng . Ph¶i thùc hiÖn cµi ®Æt nhanh/ øng dông (cµi ®Æt lÇn ®Çu) cho hÖ truyÒn ®éng ®Çu tiªn. Sau ®ã c¸c gi¸ trÞ th«ng sè ®­îc truyÒn ®Õn c¸c hÖ truyÒn ®éng kh¸c. Khi thay thÕ c¸c biÕn tÇn MICROMASTER 440. 3.5.2.8 C¸c b­íc thùc hiÖn cµi ®Æt l¹i c¸c th«ng sè mÆc ®Þnh P0003 = 1: Truy cËp møc c¬ b¶n P0004 = 0: Läc tÊt c¶ c¸c th«ng sè P0010 = 30: Cµi ®Æt th«ng sè ë chÕ ®é cµi ®Æt khi xuÊt x­ëng (mÆc ®Þnh) P0970 = 1: Cµi ®Æt l¹i th«ng sè ë chÕ ®é mÆc ®Þnh Sau khi lùa chän xong c¸c th«ng sè trªn mµn h×nh BOP xuÊt hiÖn tõ BUSY b¸o hiÖu bé biÕn tÇn ®ang thùc hiÖn chÕ ®é cµi ®Æt l¹i th«ng sè mÆc ®Þnh (khÐo dµi kho¶ng 10 s) vµ sau ®ã tù ®éng tho¸t khái chÕ ®é nµy. §ång thêi ®Æt l¹i c¸c th«ng sè sau: P0970 = 0: Kh«ng cµi ®Æt mÆc ®Þnh P0010 = 0 S½n sµng lµm viÖc 3.5.2.9 Bé ®iÒu khiÓn PID P2200: Cho phÐp ng­êi sö dông kÝch ho¹t hay kh«ng kÝch ho¹t bé ®iÒu khiÓn PID. P2200 = 1 sÏ kÝch ho¹t bé ®iÒu khiÓn PID vµ sÏ tù ®éng lo¹i bá thêi gian t¨ng tèc/ gi¶m tèc ®­îc ®Æt tr­íc ë P1120 vµ P1121 cïng ®iÓm ®Æt tÇn sè th«ng th­êng. P2253: X¸c ®Þnh nguån ®iÓm ®Æt cho ®Çu vµo PID P2254: Chän nguån bï trõ cho ®iÓm ®Æt PID. TÝn hiÖu nµy ®­îc nh©n víi hÖ sè bï trõ vµ ®­îc céng vµo víi gi¸ trÞ ®iÓm ®Æt PID P2257: Thêi gian t¨ng tèc cho ®iÓm ®Æt PID P2258: Thêi gian gi¶m tèc cho ®iÓm ®Æt PID P2264: Chän nguån cho tÝn hiÖu ph¶n håi PID P2267: Gi¸ trÞ tÝn hiÖu ph¶n håi PID lín nhÊt P2268: Gi¸ trÞ tÝn hiÖu ph¶n håi PID nhá nhÊt P2280: Cho phÐp ng­êi sö dông cµi ®Æt hÖ sè tØ lÖ cho bé ®iÒu khiÓn PID P2285: Cho phÐp ng­êi sö dông cµi ®Æt h»ng sè thêi gian tÝch ph©n cho bé ®iÒu khiÓn PID P2291: §Æt giíi h¹n trªn cho ®Çu ra cña bé ®iÒu khiÓn PID theo % P2292: §Æt giíi h¹n d­íi cho ®Çu ra cña bé ®iÒu khiÓn PID theo % H×nh 3.12: S¬ ®å tæng quan th«ng sè bé ®iÒu khiÓn PID cña MM440 Ngoµi ra bé biÕn tÇn MM440 cßn rÊt nhiÒu nh÷ng øng dông kh¸c nh­: ChiÕt ¸p xung (MOP) TÇn sè cè ®Þnh (FF), t¹o c¸c tÇn sè cè ®Þnh ®Ó ®éng c¬ lµm viÖc Ch¹y nhÊp, t¹o ra tÇn sè cè ®Þnh ®Ó ch¹y nhÊp thö ®éng c¬ Bé ph¸t hµm t¹o ®é dèc (RFG), x¸c ®Þnh tÇn sè nh¶y ®Ó tr¸nh c¸c ¶nh h­ëng cña hiÖn t­îng céng h­ëng c¬ häc vµ khö c¸c tÇn sè trong kho¶ng ± P1101 (d¶i nh¶y tÇn sè) C¸c th«ng sè vÒ tÇn sè quy chiÕu / giíi h¹n C¸c th«ng sè vÒ b¶o vÖ bé biÕn tÇn, nh­ b¶o vÖ qu¸ t¶i cho biÕn tÇn, c¶nh b¸o nhiÖt ®é cho biÕn tÇn. B¶o vÖ nhiÖt cho ®éng c¬. Ngoµi viÖc b¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho ®éng c¬, nhiÖt ®é ®éng c¬ còng ®­îc tÝnh to¸n trong qu¸ tr×nh hiÖu chØnh d÷ liÖu s¬ ®å m¹ch t­¬ng ®­¬ng cña ®éng c¬. §Æc biÖt víi ®éng c¬ mang t¶i lín nhiÖt cao, sù hiÖu chØnh nµy cã ¶nh h­ëng ®¸ng kÓ lªn ®é æn ®Þnh cña ®iÒu khiÓn vßng kÝn. §èi víi MM440, nhiÖt ®é cña ®éng c¬ chØ ®o ®­îc nhê sö dông bé sensor KTY84. §èi víi gi¸ trÞ th«ng sè P0601 = 0.1, nhiÖt ®é ®éng c¬ ®­îc tÝnh to¸n hoÆc ­íc l­îng nhê sö dông m« h×nh nhiÖt ®éng c¬. NÕu biÕn tÇn lu«n lu«n ®­îc cÊp ®iÖn ¸p ngoµi lµ 24V, th× nhiÖt ®é ®éng c¬ còng ®­îc theo dâi/hiÖu chØnh nhê h»ng sè thêi gian nhiÖt ®é cña ®éng c¬, ngay c¶ khi ®iÖn ¸p l­íi ®· t¾t. §èi víi ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn vßng kÝn trong tr­êng hîp ®éng c¬ t¶i lín nhiÖt cao vµ khi nguån ®iÖn l­íi ph¶i th­êng xuyªn ®ãng/ng¾t, th×: CÇn dïng mét sensor KTY84 hoÆc CÇn nèi mét nguån ®iÖn ¸p ngoµi 24V Encoder, sö dông m«dun encoder ®Ó ph¶n håi tèc ®é ®éng c¬ trong c¸c hÖ thèng vßng kÝn æn ®Þnh tèc ®é §iÒu khiÓn V/f, chÕ ®é ®iÒu khiÓn “®Æc tÝnh V/f” – tû sè gi÷a ®iÖn ¸p ra cña biÕn tÇn víi tÇn sè ra cña biÕn tÇn. §iÒu khiÓn ®Þnh h­íng tõ tr­êng (FCC) §iÒu khiÓn vect¬ kh«ng sensor (SLVC) §iÒu khiÓn vect¬ cã encoder (VC) Khëi ®éng b¸m (Flying start - FS) Khëi ®éng tõ Phanh h·m c¬ khÝ cña ®éng c¬ H·m mét chiÒu (DC) H·m hçn hîp H·m ®éng n¨ng: Khi sö dông h·m ®éng n¨ng, n¨ng l­îng ph¶n håi ë chÕ ®é m¸y ph¸t ®­îc chuyÓn cho ®iÖn trë h·m ngoµi th«ng qua bé h·m cã ®iÒu khiÓn, n¨ng l­îng ®­îc chuyÓn thµnh nhiÖt n¨ng trong ®iÖn trë nµy. ChÕ ®é h·m ®éng n¨ng cho phÐp kiÓm so¸t ®­îc qu¸ tr×nh h·m cña bé truyÒn ®éng. Chøc n¨ng nµy kh«ng tÝch hîp s½n ®èi víi biÕn tÇn ë cì vá FX vµ GX H×nh 3.13: S¬ ®å h·m ®éng n¨ng cña MM440 Bé ®iÒu khiÓn Vdc C¸c khèi chøc n¨ng tù do (FFB) TËp d÷ liÖu lÖnh vµ truyÒn ®éng Th«ng sè chuÈn ®o¸n 3.6 øng dông biÕn tÇn MM440 vµo néi dung ®Ò tµi Trong ®Ò tµi biÕn tÇn ®ãng vai trß hÕt søc quan träng, ngoµi nhiÖm vô giao tiÕp nèi tiÕp víi PLC S7-200 nã cßn cã chøc n¨ng t¹o ra m¹ch ph¶n håi kÝn tõ c¶m biÕn ¸p suÊt. BiÕn tÇn nhËn tÝn hiÖu ph¶n håi trë vÒ cña c¶m biÕn th«ng qua bé PID ®Ó thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ sao cho duy tr× ®­îc ¸p suÊt mong muèn. Nh­ vËy biÕn tÇn ph¶i ®­îc ®Æt ®Çy ®ñ c¸c tham sè ®Ó tháa m·n ®­îc yªu cÇu trªn. Tr­íc khi ®Æt th«ng sè cho biÕn tÇn ta ph¶i thùc hiÖn viÖc cµi ®Æt l¹i mÆc ®Þnh cho biÕn tÇn theo c¸c b­íc sau: P0003 = 1: Truy cËp møc c¬ b¶n P0004 = 0: Läc tÊt c¶ c¸c th«ng sè P0010 = 30: Cµi ®Æt th«ng sè ë chÕ ®é cµi ®Æt khi xuÊt x­ëng (mÆc ®Þnh) P0970 = 1: Cµi ®Æt l¹i th«ng sè ë chÕ ®é mÆc ®Þnh 3.6.1 C¸c tham sè vÒ ®éng c¬ Mçi ®éng c¬ ®­îc nèi vµo biÕn tÇn th× ph¶i phï hîp c¸c th«ng sè ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®ã víi c¸c gi¸ trÞ tham sè t­¬ng øng trong biÕn tÇn. Qu¸ tr×nh thiÕt lËp th«ng sè ®éng c¬ cho biÕn tÇn ®­îc gäi lµ qu¸ tr×nh tham sè hãa d÷ liÖu ®éng c¬. Víi mçi gi¸ trÞ ®Þnh møc ®­îc ghi trªn vá ®éng c¬ sÏ t­¬ng øng víi mét tham sè trªn biÕn tÇn, gi¸ trÞ c¸c tham sè nµy sÏ ®­îc ng­êi sö dông nhËp vµo. H×nh 3.14 thÓ hiÖn c¸c tham sè cña qu¸ tr×nh d÷ liÖu hãa ®éng c¬. H×nh 3.14: Tham sè hãa ®éng c¬ Trong ®Ò tµi ®éng c¬ ®­îc sö dông lµ lo¹i ®éng c¬ b¬m n­íc nhá nªn c¸c tham sè cña biÕn tÇn ®­îc ®Æt nh­ sau: P0300 = 1: §éng c¬ sö dông lµ lo¹i ®éng c¬ kh«ng ®ång bé P0304 = 230: Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña ®éng c¬ lµ 230V P0305 = 1: Gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬ lµ 1A P0307 = 0.2: Gi¸ trÞ c«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬ lµ 0.2 kW P0308 = 0: Gi¸ trÞ hÖ sè c«ng suÊt ®Þnh ®éng c¬ sÏ tù ®éng ®­îc tÝnh to¸n P0309 = 0: Gi¸ trÞ hiÖu suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬ sÏ tù ®éng ®­îc tÝnh to¸n P0310 = 50: Gi¸ trÞ tÇn sè ®Þnh møc cña ®éng c¬ lµ 50 Hz P0311= 1400: Gi¸ trÞ tèc ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬ lµ 1400 vßng/phót P0320 = 0: Gi¸ trÞ dßng tõ hãa cña ®éng c¬ sÏ ®­îc tù ®éng tÝnh to¸n P0335 = 0: ChÕ ®é lµm m¸t ®éng c¬ lµ chÕ ®é lµm m¸t tù nhiªn P0640 = 110: HÖ sè qu¸ t¶i cña ®éng c¬ b»ng 110% gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬ ë th«ng sè P0305 P1080 = 0: Gi¸ trÞ tÇn sè nhá nhÊt cho ®éng c¬ lµ 0 Hz P1082 = 50: Gi¸ trÞ tÇn sè lín nhÊt cho ®éng c¬ lµ 50 Hz P1120 = 2: Thêi gian t¨ng tèc lµ 2s P1121 = 2: Thêi gian gi¶m tèc lµ 2s 3.6.2 C¸c tham sè vÒ giao tiÕp nèi tiÕp USS §Ó cã thÓ giao tiÕp ®­îc víi PLC S7-200 th× biÕn tÇn ph¶i ®­îc thiÕt lËp c¸c th«ng sè vÒ truyÒn th«ng USS. C¸c th«ng sè nµy ®­îc thiÕt lËp nh­ sau: P2010 = 7: §Æt tèc ®é Baud cho truyÒn th«ng USS lµ 19200 Baud P2011 = 1: §Æt ®Þa chØ duy nhÊt cho biÕn tÇn MM440 lµ 1 P2012 = 2: §Æt chiÒu dµi cña PZD trong mét lÇn truyÒn d÷ liÖu theo khiÓu USS lµ 2 tõ. P2013 = 127: §Æt chiÒu dµi cña PKW trong mét lÇn truyÒn d÷ liÖu theo khiÓu USS cã thÓ thay ®æi. 3.6.3 C¸c tham sè vÒ ®iÒu khiÓn vßng kÝn PID P2200 = 1: Cho phÐp kÝch ho¹t bé ®iÒu khiÓn PID P2253 = 755.0: Chän ®iÓm ®Æt cho ®Çu vµo bé PID (PID setpoint) th«ng qua ®Çu vµo t­¬ng tù sè 1 (ADC1) P2257 = 1: §Æt thêi gian t¨ng tèc cho ®iÓm ®Æt PID lµ 1s P2258 = 1: §Æt thêi gian gi¶m tèc cho ®iÓm ®Æt PID lµ 1s P2264 = 755.1: Chän nguån tÝn hiÖu ph¶n håi PID (PID feedback) th«ng qua ®Çu vµo t­¬ng tù sè 2 (ADC2). P2267 = 100: §Æt gi¸ trÞ tÝn hiÖu ph¶n håi PID lín nhÊt lµ 100% P2268 = 0: §Æt gi¸ trÞ tÝn hiÖu ph¶n håi PID lín nhÊt lµ 0% P2280 = 0.500: §Æt hÖ sè tû lÖ cho bé PID lµ 0.5 P2285 = 0.050: §Æt h»ng sè thêi gian tÝch ph©n cho bé ®iÒu khiÓn PID lµ 0.05 (hÖ sè nµy tïy thuéc vµo hÖ thèng). P2291 = 100: §Æt giíi h¹n trªn cho ®Çu ra bé ®iÒu khiÓn PID lµ 100%. P2292 = 0: §Æt giíi h¹n d­íi cho ®Çu ra bé ®iÒu khiÓn PID lµ 0%. H×nh 3.15: M« h×nh PID cña hÖ thèng 3.6.4 C¸c tham sè vÒ c¸c ®Çu vµo ADC P0756.0 = 3: Chän ®Çu vµo t­¬ng tù sè 1 lµ ®Çu vµo dßng ®iÖn P0756.1 = 3: Chän ®Çu vµo t­¬ng tù sè 2 lµ ®Çu vµo dßng ®iÖn P0757.0 = 0: §Æt gi¸ trÞ x1 cña thang ADC1 b»ng 0 mA P0757.1 = 3.7: §Æt gi¸ trÞ x1 cña thang ADC2 b»ng 3.7 mA P0759.0 = 20: §Æt gi¸ trÞ x2 cña thang ADC1 b»ng 20 mA P0759.1 = 7: §Æt gi¸ trÞ x2 cña thang ADC2 b»ng 7 mA P0761.0 = 0: §Æt chiÒu réng cña d¶i chÕt ADC1 lµ 0 mA P0761.1 = 3.7: §Æt chiÒu réng cña d¶i chÕt ADC2 lµ 3.7 mA H×nh 3.16: Kªnh ADC 3.6.5 C¸c tham sè liªn quan kh¸c P0700 = 5: Chän nguån lÖnh tõ USS trªn ®­êng truyÒn COM P0719 = 52: Lùa chän nguån lÖnh tõ USS trªn ®­êng truyÒn COM vµ ®iÓm ®Æt tÇn sè lµ ®Çu vµo t­¬ng tù P1000 = 2: Lùa chän ®iÓm ®Æt tÇn sè lµ ®Çu vµo t­¬ng tù 1(ADC1) P1070 = 755.0: Chän kªnh ®Æt chÝnh lµ ®Çu vµo t­¬ng tù 1(ADC1) Ch­¬ng IV §iÒu khiÓn lËp tr×nh 4.1 C¸c gi¶i ph¸p ®iÒu khiÓn 4.1.1 M¹ch ®iÒu khiÓn dïng R¬le Trong giai ®o¹n ®Çu cña thêi kú ph¸t triÓn c«ng nghiÖp vµo kho¶ng 1960 vµ 1970, yªu cÇu tù ®éng cña hÖ ®iÒu khiÓn ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸c R¬le ®iÖn tõ nèi víi nhau b»ng d©y dÉn ®iÖn trong b¶ng ®iÒu khiÓn, trong nhiÒu tr­êng hîp b¶ng ®iÒu khiÓn cã kÝch th­íc qu¸ lín ®Õn nçi kh«ng thÓ g¾n toµn bé lªn trªn t­êng vµ c¸c d©y nèi còng kh«ng hoµn toµn tèt v× thÕ th­êng x¶y ra trôc trÆc trong hÖ thèng. Mét ®iÓm quan träng n÷a lµ do thêi gian lµm viÖc cña c¸c r¬le cã giíi h¹n nªn khi thay thÕ cÇn ph¶i ngõng toµn bé hÖ thèng vµ d©y nèi còng ph¶i thay míi cho phï hîp, b¶ng ®iÒu khiÓn chØ dïng cho mét yªu cÇu riªng biÖt kh«ng thÓ thay ®æi tøc thêi chøc n¨ng kh¸c mµ ph¶i l¾p r¸p l¹i toµn bé vµ trong tr­êng hîp b¶o tr× còng nh­ söa ch÷a cÇn ®ßi hái thî chuyªn nghiÖp. Nãi chung hÖ ®iÒu khiÓn dïng R¬le cã nh÷ng nh­îc ®iÓm sau: Tèn kÐm rÊt nhiÒu d©y dÉn. Thay thÕ phøc t¹p. CÇn c«ng nh©n söa ch÷a tay nghÒ cao. C«ng suÊt tiªu thô lín. Thêi gian söa ch÷a l©u. Khã cËp nhËt s¬ ®å nªn khã kh¨n cho c«ng t¸c b¶o tr× còng nh­ thay thÕ. Víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña ngµnh kü thuËt sè ®Æc biÖt lµ cho ra ®êi c¸c hä vi xö lý, vi ®iÒu khiÓn hay PLC ®· gi¶i quyÕt ®­îc nh÷ng bÕ t¾c vµ kinh tÕ h¬n mµ ph­¬ng ph¸p dïng tiÕp ®iÓm l¹i kh«ng thùc hiÖn ®­îc. 4.1.2 M¹ch dïng kü thuËt vi xö lý Ngoµi nh÷ng ­u ®iÓm nh­ ®· liÖt kª trong ph­¬ng ph¸p dïng r¬le th× m¹ch dïng kü thuËt vi xö lý cßn cã nh÷ng ­u ®iÓm sau: M¹ch cã thÓ thay ®æi mét c¸ch linh ho¹t b»ng viÖc thay ®æi phÇn mÒm trong khi ®ã phÇn cøng kh«ng thay ®æi mµ m¹ch dïng r¬le kh«ng thÓ thùc hiÖn ®­îc mµ nÕu cã thÓ thùc hiÖn ®­îc th× còng cøng nh¾c mµ ng­êi c«ng nh©n còng khã tiÕp cËn, dÔ nhÇm. Sè linh kiÖn ®Ó sö dông trong m¹ch Ýt h¬n. M¹ch ®¬n gi¶n h¬n so víi m¹ch ®Õm s¶n phÈm dïng r¬le vµ cã phÇn cµi ®Æt sè ®Õm ban ®Çu. M¹ch cã thÓ l­u l¹i sè liÖu cña c¸c ca s¶n xuÊt. M¹ch cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc nhiÒu d©y chuyÒn s¶n xuÊt cïng lóc b»ng phÇn mÒm. M¹ch còng cã thÓ kÕt nèi giao tiÕp ®­îc víi m¸y tÝnh thÝch hîp cho nh÷ng ng­êi qu¶n lý t¹i phßng kü thuËt n¾m b¾t ®­îc t×nh h×nh s¶n xuÊt qua mµn h×nh cña m¸y vi tÝnh. Nh­ng trong thiÕt kÕ ng­êi ta th­êng chän ph­¬ng ph¸p tèi ­u vµ kinh tÕ. Víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt ngµy nay ng­êi ta kh«ng cßn sö dông ph­¬ng ph¸p viÕt trªn vi xö lý n÷a mµ n©ng cao ng«n ng÷ nµy b»ng vi ®iÒu khiÓn. 4.1.3 Víi m¹ch dïng Vi ®iÒu khiÓn (Micro Controller) Ngoµi nh÷ng ­u ®iÓm cã cña hai ph­¬ng ph¸p trªn, ph­¬ng ph¸p nµy cßn cã nh÷ng ­u ®iÓm sau: Trong m¹ch cã thÓ sö dông ngay bé nhí trong ®èi víi ch­¬ng tr×nh cã quy m« nhá, rÊt tiÖn lîi mµ vi xö lý kh«ng thùc hiÖn ®­îc. Nã cã thÓ giao tiÕp nèi tiÕp trùc tiÕp víi m¸y tÝnh mµ vi xö lý còng giao tiÕp ®­îc nh­ng lµ giao tiÕp song song nªn cÇn cã linh kiÖn chuyÓn ®æi d÷ liÖu tõ song song sang nèi tiÕp ®Ó giao tiÕp víi m¸y tÝnh. 4.1.4 §iÒu khiÓn b»ng PLC (Programable Logic control) Víi ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn b»ng PLC cã nh÷ng ­u ®iÓm sau: Gi¶m 80% sè l­îng d©y nèi. C«ng suÊt tiªu thô cña PLC rÊt thÊp. Cã chøc n¨ng tù chuÈn ®o¸n do ®ã gióp cho c«ng t¸c söa ch÷a ®­îc nhanh chãng vµ dÔ dµng. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn thay ®æi dÔ dµng b»ng thiÕt bÞ lËp tr×nh (m¸y tÝnh, mµn h×nh) mµ kh«ng cÇn thay ®æi phÇn cøng nÕu kh«ng cã yªu cÇu thªm bít c¸c thiÕt bÞ xuÊt nhËp. Sè l­îng R¬le vµ Timer Ýt h¬n nhiÒu so víi hÖ ®iÒu khiÓn cæ ®iÓn. Sè l­îng tiÕp ®iÓm trong ch­¬ng tr×nh sö dông kh«ng h¹n chÕ. Thêi gian hoµn thµnh mét chu tr×nh ®iÒu khiÓn rÊt nhanh (vµi ms) dÉn ®Õn t¨ng cao tèc ®é s¶n xuÊt. Chi phÝ l¾p ®Æt thÊp. §é tin cËy cao. Ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cã thÓ in ra giÊy trong vµi phót gióp thuËn tiÖn cho vÊn ®Ò b¶o tr× vµ söa ch÷a hÖ thèng. Nh­ng nh­îc ®iÓm cña nã lµ nÕu ¸p dông ®Ó ®iÒu khiÓn trong nh÷ng kh©u nhá hay ®¬n gi¶n th× gi¸ thµnh cao h¬n. * KÕt luËn: víi c¸c ph­¬ng ph¸p ®· nªu ë trªn ta thÊy r»ng ph­¬ng ph¸p thÝch hîp nhÊt lµ dïng PLC v× gi¶m sè l­îng r¬le ®iÒu khiÓn, kh«ng qu¸ phøc t¹p vÒ m¹ch ®iÖn tö, PLC cã tÝch hîp chuÈn truyÒn RS 485 ®Ó giao tiÕp víi biÕn tÇn, cã kh¶ n¨ng chuÈn ®o¸n gióp cho c«ng t¸c söa ch÷a, cã c¸c th­ viÖn ®Æc biÖt chuyªn dïng ®Ó giao tiÕp víi biÕn tÇn do ®ã ch­¬ng tr×nh viÕt ®ì phøc t¹p h¬n... Tuy gi¸ thµnh cao h¬n so víi c¸c gi¶i ph¸p kh¸c nh­ng cã tÝnh æn ®Þnh h¬n. V× nh÷ng lý do trªn nªn trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy ta lùa chän gi¶i ph¸p ®iÒu khiÓn b»ng PLC. 4.2 Giíi thiÖu chung vÒ PLC 4.2.1 Giíi thiÖu vÒ PLC ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh (Programable Logic Control, viÕt t¾t lµ PLC) lµ lo¹i thiÕt bÞ cho phÐp thùc hiÖn linh ho¹t c¸c thuËt to¸n ®iÒu khiÓn sè th«ng qua mét ng«n ng÷ lËp tr×nh. Thay cho viÖc thùc hiÖn thuËt to¸n ®ã b»ng m¹ch sè nh­ vËy víi ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn PLC trë thµnh mét bé ®iÒu khiÓn sè nhá gän dÔ dµng thay ®æi thuËt to¸n vµ ®Æc biÖt dÔ trao ®æi th«ng tin víi m«i tr­êng xung quanh (víi c¸c PLC kh¸c hay m¸y tÝnh). Toµn bé ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®­îc l­u trong bé nhí cña PLC vµ ®­îc thiÕt lËp theo chu kú vßng quÐt. §Ó cã thÓ thùc hiÖn ®­îc mét ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn, tÊt nhiªn PLC cã tÝnh n¨ng nh­ mét m¸y tÝnh. NghÜa lµ ph¶i cã mét bé vi xö lý (PLC), mét hÖ ®iÒu hµnh, bé nhí ®Ó l­u ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn, d÷ liÖu vµ tÊt nhiªn ph¶i cã cæng ®Çu vµo/ra ®Ó giao tiÕp ®­îc víi ®èi t­îng ®iÒu khiÓn vµ trao ®æi th«ng tin víi m«i tr­êng xung quanh. Bªn c¹nh ®ã PLC cßn cã thªm c¸c khèi chøc n¨ng ®Æc biÖt kh¸c nh­ bé ®Õm (Counter), bé thêi gian (Timer) vµ c¸c khèi chuyªn dông kh¸c. 4.2.2 CÊu tróc cña PLC ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic lËp tr×nh PLC lµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®Æc biÖt dùa trªn bé vi xö lý, sö dông bé nhí lËp tr×nh ®­îc ®Ó l­u tr÷ c¸c lÖnh vµ thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng: phÐp logic, lËp chuçi, ®Þnh giê, ®Õm, thuËt to¸n ®Ó ®iÒu khiÓn m¸y vµ c¸c qu¸ tr×nh. H×nh 4.1: Sơ đồ cấu tróc của PLC PLC gåm ba khèi chøc n¨ng c¬ b¶n: + Bé sö lý trung t©m. + Bé nhí. + Khèi vµo ra. Tr¹ng th¸i gâ vµo cña PLC ®­îc ph¸t hiÖn vµ l­u vµo bé nhí ®Öm. PLC thùc hiÖn c¸c lÖnh logic trªn c¸c tr¹ng th¸i cña chóng vµ th«ng qua tr¹ng th¸i gâ ra vµ cËp nhËt vµ l­u vµo bé nhí ®Öm. Sau ®ã tr¹ng th¸i gâ ra trong bé nhí ®Öm ®­îc dïng ®Ó ®ãng më c¸c tiÕp ®iÓm kÝch ho¹t c¸c thiÕt bÞ c«ng t¸c. Nh­ vËy, sù ho¹t ®éng c¸c thiÕt bÞ ®­îc ®iÒu khiÓn hoµn toµn tù ®éng theo ch­¬ng tr×nh trong bé nhí. Ch­¬ng tr×nh ®­îc n¹p vµo PLC qua thiÕt bÞ lËp tr×nh chuyªn dïng. 4.2.2.1 Bé xö lý trung t©m Bé xö lý trung t©m ®iÒu khiÓn vµ qu¶n lý tÊt c¶ ho¹t ®éng bªn trong PLC. ViÖc trao ®æi th«ng tin gi÷a CPU, bé nhí vµ khèi vµo, ra ®­îc thùc hiÖn th«ng qua hÖ thèng BUS d­íi sù ®iÒu khiÓn cña CPU. Mét m¹ch dao ®éng th¹ch anh cung cÊp xung clock tÇn sè chuÈn cho CPU, th­êng lµ 1 hay 8 MKz, tuú thuéc vµo bé xö lý sö dông. TÇn sè xung clock x¸c ®Þnh tèc ®é ho¹t ®éng cña PLC vµ thùc sù ®ång bé cho tÊt c¶ c¸c phÇn tö trong hÖ thèng. 4.2.2.2 Bé nhí Bé nhí cã nhiÖm vô l­u ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®­îc lËp bëi ng­¬× dïng vµ c¸c d÷ liÖu kh¸c nh­ cê, thanh ghi t¹m, tr¹ng th¸i ®Çu vµo, lÖnh ®iÒu khiÓn ®Çu ra... Néi dung cña bé nhí ®­îc m· ho¸ d­íi d¹ng m· nhÞ ph©n. TÊt c¶ PLC S7- 200 ®Òu th­êng dïng c¸c lo¹i bé nhí sau: bé nhí EEPROM, nã kÕt hîp hai ­u ®iÓm cña RAM vµ EPROM, lo¹i nµy cã thÓ xo¸ vµ n¹p b»ng tÝn hiÖu ®iÖn. Tuy nhiªn sè lÇn n¹p còng cã giíi h¹n. 4.2.2.3 Khèi vµo ra Mäi ho¹t ®éng xö lý tÝn hiÖu bªn trong PLC cã møc ®iÖn ¸p 5VDC vµ 15VDC (®iÖn ¸p cho TTL vµ CMOS) trong khi tÝn hiÖu bªn ngoµi cã thÓ lín h¬n nhiÒu th­êng lµ 24VDC ®Õn 240VDC víi dßng lín. Khèi vµo, ra cã vai trß m¹ch giao tiÕp gi÷a vi m¹ch ®iÖn tö cña PLC víi c¸c m¹ch c«ng suÊt bªn ngoµi kÝch ho¹t c¸c c¬ cÊu t¸c ®éng. Nã thùc hiÖn sù chuyÓn ®æi c¸c møc ®iÖn ¸p tÝn hiÖu vµ c¸ch ly, tuy nhiªn khèi vµo ra cho phÐp PLC kÕt nèi trùc tiÕp víi c¸c c¬ cÊu t¸c ®éng cã c«ng suÊt cì nhá cì 2A trë xuèng, kh«ng cÇn c¸c m¹ch c«ng suÊt trung gian hay r¬le trung gian. 4.2.3 Ph©n lo¹i PLC HiÖn nay trong lÜnh vùc ®iÒu khiÓn nãi chung vµ ngµnh tù ®éng hãa nãi riªng, c¸c PLC míi ®­îc ®­a vµo sö dông ngµy cµng nhiÒu víi tÝnh n¨ng rÊt lín nh­: PLC - S5, PLC- S7 - 200, PLC - S7 - 300, PLC - S7 - 400, LOGO. Nh­ng trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy ta chØ ®i nghiªn cøu vÒ PLC S7 - 200. V× PLC S7 - 200 cã tÝch hîp s½n th­ viÖn giao tiÕp víi biÕn tÇn, cã thÓ lËp tr×nh ®ång hå thêi gian thùc, vµ quan träng lµ gi¸ thµnh rÎ h¬n so víi c¸c PLC trªn. 4.2.4 ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PLC S7 - 200 4.2.4.1 CÊu tróc phÇn cøng cña hÖ thèng PLC S7 - 200 Th«ng th­êng, ®Ó t¨ng tÝnh mÒm dÎo trong øng dông thùc tÕ mµ ë ®ã phÇn lín c¸c ®èi t­îng ®iÒu khiÓn cã sè tÝn hiÖu ®Çu vµo, ra còng nh­ chñng lo¹i tÝn hiÖu vµo, ra kh¸c nhau mµ c¸c bé ®iÒu khiÓn PLC ®­îc thiÕt kÕ kh«ng bÞ cøng hãa vÒ cÊu h×nh. Chóng ®­îc chia nhá thµnh c¸c modul. Sè c¸c modul ®­îc sö dông nhiÒu hay Ýt tuú theo yªu cÇu c«ng nghÖ, song tèi thiÓu bao giê còng ph¶i cã mét modul chÝnh lµ modul CPU. Chóng ®­îc gäi chung lµ modul më réng. TÊt c¶ c¸c modul ®­îc g¸ trªn nh÷ng thanh ray ( RACK). Modul CPU Lµ modul cã chøa bé vi xö lý, hÖ ®iÒu hµnh, bé nhí, c¸c bé thêi gian, bé ®Õm, cæng truyÒn th«ng (chuÈn truyÒn RS 485) vµ cßn cã cæng vµo, ra sè (Digital). Cæng vµo ra cã trªn modul CPU ®­îc gäi lµ cæng vµo ra ONBOART. Trong hä PLC S7-200 cã nhiÒu lo¹i module CPU kh¸c nhau. Nãi chung chóng ®­îc ®Æt tªn theo bé vi xö lý cã trong nã nh­ modle CPU212, CPU224, CPU226...Trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy ta chØ ®i nghiªn cøu s©u vÒ CPU224. H×nh 4.3 : CÊu t¹o CPU224. Nh÷ng module cïng sö dông mét lo¹i bé xö lÝ nh­ng kh¸c nhau vÒ cæng vµo/ra onboard còng nh­ c¸c khèi hµm ®Æc biÖt ®­îc tÝch hîp s½n trong th­ viÖn cña hÖ ®iÒu hµnh phôc vô viÖc sö dông c¸c cæng vµo/ra. Ngoµi ra cßn cã module CPU víi hai cæng truyÒn th«ng (CPU226), trong ®ã cæng truyÒn th«ng thø hai cã chøc n¨ng chÝnh lµ phôc vô viÖc nèi m¹ng ph©n t¸n. TÊt nhiªn kÌm theo cæng truyÒn th«ng thø hai nµy lµ nh÷ng phÇn mÒm tiÖn dông thÝch hîp còng ®· ®­îc cµi s½n trong hÖ ®iÒu hµnh Trªn module CPU224 cã 14 ®Çu vµo vµ 10 ®Çu ra. Sè module më réng tèi ®a lµ 7 do ®ã tæng sè ®Çu vµo tèi ®a lµ 128 ®Çu vµo/128 ®Çu ra. Sè ®Çu vµo t­¬ng tù lµ 32 vµo/32 ra. Trong CPU224 cã tÊt c¶ 256 bé ®Õm, 256 bé thêi gian, mét bé thêi gian thùc vµ mét bé ®Õm tèc ®é cao, kh¶ n¨ng giao tiÕp th«ng qua RS485 (giao tiÕp PPI, DP/T, FREEPORTreeport). Chóng cã kh¶ n¨ng ®Æt password ®Ó b¶o vÖ ch­¬ng tr×nh ®· n¹p xuèng. 4.2.4.2. CÊu tróc bé nhí cña CPU cña PLC S7 -200 §­îc chia ra lµm 3 vïng chÝnh: 1. Vïng chøa ch­¬ng tr×nh øng dông: vïng nhí ch­¬ng tr×nh ®­îc chia lµm 3 miÒn: Main: phÇn ch­¬ng tr×nh chÝnh cña ch­¬ng tr×nh bao gåm c¸c lÖnh ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c øng dông. S7 – 200 thùc hiÖn c¸c lÖnh nµy mét c¸ch liªn tôc, cho mét chu kú quÐt. Ch­¬ng tr×nh chÝnh th­êng ®­îc ®Æt tªn lµ OB1. C¸c thñ tôc con: miÒn chøa ch­¬ng tr×nh con ®­îc tæ chøc thµnh hµm cã c¸c biÕn h×nh thøc ®Ó trao ®æi d÷ liÖu víi ch­¬ng tr×nh ®· gäi nã. C¸c thñ tôc ng¾t: c¸c chÕ ®é ng¾t vµ xö lý ng¾t cho phÐp thùc hiÖn c¸c qu¸ tr×nh ng¾t tèc ®é cao ph¶n øng kÞp thêi víi c¸c sù kiÖn bªn trong vµ bªn ngoµi. VÒ c¬ b¶n nã còng gièng nh­ mét thñ tôc con. 2. Vïng chøa c¸c tham sè cña hÖ ®iÒu hµnh vµ ch­¬ng tr×nh øng dông, ®­îc chia thµnh 7 miÒn kh¸c nhau, bao gåm: - I ( Procees image input): MiÒn bé ®Õm c¸c d÷ liÖu cæng vµo sè. Tr­íc khi thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh, PLC sÏ ®äc gi¸ trÞ logic cña tÊt c¶ c¸c ®Çu vµo vµ cÊt gi÷ chóng vµo vïng nhí I. Th«ng th­êng ch­¬ng tr×nh øng dông kh«ng ®äc trùc tiÕp tr¹ng th¸i logic cña cæng vµo mµ chØ lÊy d÷ liÖu cña cæng vµo tõ bé ®Õm I. - Q ( Procees image output): MiÒn bé ®Õm c¸c cæng ra sè. KÕt thóc giai ®o¹n thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh sÏ chuyÓn gi¸ trÞ cña bé ®Õm tíi cæng ra sè. Th«ng th­êng kh«ng trùc tiÕp g¸n gi¸ trÞ tíi tËn cæng ra mµ chØ chuyÓn chóng vµo bé nhí Q. - V (Variable memory area): sö dông bé nhí V ®Ó cÊt kÕt qu¶ trung gian cña qu¸ tr×nh sö lý ®Ó cho phÐp ®iÒu khiÓn logic trong ch­¬ng tr×nh. Sö dông bé nhí V ®Ó cÊt d÷ liÖu kh¸c g¾n liÒn víi qu¸ tr×nh xö lý. Truy cËp bé nhí V theo c¸c bit, byte, word, hay double word. - M (Bit memory area): sö dông vïng nhí bit M nh­ ®iÒu khiÓn c¸c r¬le, cÊt c¸c tr¹ng th¸i trung gian cña mét qu¸ tr×nh hay ®iÒu khiÓn mét th«ng tin kh¸c. Truy cËp vïng nhí nµy theo c¸c bit, byte, word, double word. - SM (Special Memory): c¸c bit SM cung cÊp mét c¸ch thøc cho phÐp th«ng tin giao tiÕp gi÷a CPU vµ ch­¬ng tr×nh. Cã thÓ sö dông c¸c bit nµy ®Ó lùa chän vµ ®iÒu khiÓn mét sè chøc n¨ng ®Æc biÖt cña CPU S7 – 200, vÝ dô nh­: bit ®­îc thiÕt lËp b»ng 1 trong vßng quÐt ®Çu tiªn (SM0.1), bit lu«n b»ng 1 trong mäi vßng quÐt (SM0.0), bÝt t¹o xung (SM0.4 vµ SM0.5)… 3. Vïng ®èi t­îng Vïng ®èi t­îng ®­îc sö dông ®Ó l­u gi÷ d÷ liÖu cho c¸c ®èi t­îng lËp tr×nh nh­ c¸c gi¸ trÞ tøc thêi, gi¸ trÞ ®Æt tr­íc cña bé ®Õm hay Timer. D÷ liÖu kiÓu ®èi t­îng bao gåm c¸c thanh ghi cña Timer, bé ®Õm, c¸c bé ®Õm tèc ®é cao, bé ®Öm vµo/ ra t­¬ng tù vµ c¸c thanh ghi tÝch luü (thanh AC). KiÓu d÷ liÖu ®èi t­îng bÞ h¹n chÕ rÊt nhiÒu v× c¸c d÷ liÖu kiÓu ®èi t­îng chØ ®­îc ghi theo môc ®Ých cÇn sö dông ®èi t­îng ®ã. 4.2.4.3 Vßng quÐt cña PLC PLC thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc (bao gåm c¶ ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn) theo chu tr×nh lÆp. Mçi vßng lÆp ®­îc gäi lµ mét vßng quÐt (scan). Mçi vßng quÐt ®Òu b¾t ®Çu b»ng viÖc chuyÓn d÷ liÖu tõ c¸c cæng vµo sè tíi vïng bé ®Öm ¶o I, tiÕp theo lµ giai ®o¹n thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh. Trong tõng vßng quÐt, ch­¬ng tr×nh thùc hiÖn tõ lÖnh ®Çu tiªn ®Õn lÖnh kÕt thóc cña khèi OB1. sau giai ®o¹n thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh lµ giai ®o¹n chuyÓn néi dung cña bé ®Öm ¶o Q tíi c¸c cæng ra sè. Vßng quÐt ®­îc kÕt thóc b»ng giai ®o¹n xö lý c¸c yªu cÇu truyÒn th«ng (nÕu cã) vµ kiÓm tra tr¹ng th¸i cña CPU. Mçi vßng quÐt cã thÓ ®­îc m« t¶ nh­ sau: H×nh 4.4: Qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña mét vßng quÐt Chó ý: Bé ®Öm I vµ Q kh«ng liªn quan tíi c¸c cæng vµo ra t­¬ng tù nªn c¸c lÖnh truy nhËp cæng t­¬ng tù ®­îc thùc hiÖn trùc tiÕp víi cæng vËt lý chø kh«ng th«ng qua bé ®Öm. Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó PLC thùc hiÖn mét vßng quÐt ®­îc gäi lµ thêi gian vßng quÐt (Scan time). Thêi gian vßng quÐt kh«ng cè ®Þnh, tøc lµ kh«ng ph¶i vßng quÐt nµo còng thùc hiÖn trong mét kho¶ng thêi gian nh­ nhau. Cã vßng quÐt thùc hiÖn l©u, cã vßng quÐt thùc hiÖn nhanh tuú thuéc vµo sè c©u lÖnh trong ch­¬ng tr×nh ®­îc thùc hiÖn, vµo khèi d÷ liÖu truyÒn th«ng trong vßng quÐt ®ã. Nh­ vËy gi÷a viÖc ®äc d÷ liÖu tõ ®èi t­îng cÇn xö lý, tÝnh to¸n vµ viÖc göi th«ng tin ®iÒu khiÓn ®Õn ®èi t­îng cã mét kho¶ng thêi gian b»ng thêi gian mét vßng quÐt. Nãi c¸ch kh¸c, thêi gian vßng quÐt quyÕt ®Þnh thêi gian thùc cña ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trong PLC. Thêi gian vßng quÐt cµng ng¾n, tÝnh thêi gian thùc cña ch­¬ng tr×nh cµng cao. NÕu sö dông c¸c khèi ch­¬ng tr×nh ®Æc biÖt cã chÕ ®é ng¾t (nh­ truyÒn th«ng gi÷a c¸c thiÕt bÞ). Ch­¬ng tr×nh cña c¸c khèi ®ã sÏ ®­îc thùc hiÖn trong vßng quÐt khi xuÊt hiÖn tÝn hiÖu b¸o ng¾t cïng chñng lo¹i. C¸c khèi ch­¬ng tr×nh nµy cã thÓ thùc hiÖn t¹i mäi vßng quÐt chø kh«ng bÞ gß Ðp lµ ph¶i ë trong giai ®o¹n ch­¬ng tr×nh. Ch¼ng h¹n mét tÝn hiÖu b¸o ng¾t xuÊt hiÖn khi PLC ®ang ë giai ®o¹n truyÒn th«ng vµ kiÓn tra néi bé, PLC sÏ t¹m dõng c«ng viÖc truyÒn th«ng, kiÓm tra, ®Ó thùc hiÖn ng¾t nh­ vËy, thêi gian vßng quÐt sÏ cµng lín khi cµng cã nhiÒu tÝn hiÖu ng¾t xuÊt hiÖn trong vßng quÐt. Do ®ã ®Ó n©ng cao tÝnh thêi gian thùc cho ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn, tuyÖt ®èi kh«ng nªn viÕt ch­¬ng tr×nh xö lý ng¾t qu¸ nhiÒu hoÆc sö dông qu¸ l¹m dông chÕ ®é ng¾t trong ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. T¹i thêi ®iÓm thùc hiÖn lÖnh vµo ra, th«ng th­êng lÖnh kh«ng lµm viÖc trùc tiÕp víi cæng ra vµo mµ chØ th«ng qua bé nhí ®Öm cña cæng trong vïng nhí tham sè. ViÖc truyÒn th«ng gi÷a c¸c bé ®Öm ¶o víi ngo¹i vi trong giai ®o¹n 1 vµ 3 do hÖ ®iÒu hµnh CPU qu¶n lý, ë mét sè modul CPU, khi gÆp lÖnh vµo/ra ngay lËp tøc hÖ th«ng sÏ cho dõng mäi c«ng viÖc kh¸c, ngay c¶ ch­¬ng tr×nh xö lý ng¾t ®Ó thùc hiÖn víi cæng vµo/ra. 3.2.4.4 Ng«n ng÷ lËp tr×nh trong S7 – 200. Ng«n ng÷ LAD (Ladder Logic): lµ mét ng«n ng÷ lËp tr×nh b»ng ®å ho¹. Nh÷ng thµnh phÇn c¬ b¶n dïng trong LAD t­¬ng øng víi c¸c thµnh phÇn cña b¶ng ®iÒu khiÓn b»ng r¬le. Víi ng«n ng÷ nµy thÝch hîp víi ng­êi quen thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn logic. Ng«n ng÷ STL (Statemer List): lµ mét ph­¬ng ph¸p thÓ hiÖn ch­¬ng tr×nh d­íi d¹ng tËp hîp c¸c c©u lÖnh. Mçi c©u lÖnh trong ch­¬ng tr×nh, kÓ c¶ nh÷ng lÖnh h×nh thøc biÓu diÔn mét chøc n¨ng cña PLC. Víi ng«n ng÷ nµy thÝch hîp víi ng­êi ®· viÕt c¸c ch­¬ng tr×nh b»ng ng«n ng÷ m¸y tÝnh. Ng«n ng÷ FBD: ng«n ng÷ nµy thÝch hîp cho nh÷ng ng­êi quen sö dông vµ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn logic. Ch­¬ng tr×nh ®­îc viÕt d­íi d¹ng liªn kÕt cña c¸c hµm logic kü thuËt sè. 4.3 C¸c giao thøc giao tiÕp m¹ng trong S7 – 200 §Ó sö dông c¸c giao thøc giao tiÕp m¹ng trong S7 - 200 tr­íc tiªn ta ph¶i t×m hiÓu vÒ chuÈn truyÒn RS485. 4.3.1 ChuÈn truyÒn RS 485 RS 485 sö dông ®iÖn ¸p chªnh lÖch ®èi xøng gi÷a hai d©y dÉn A vµ B. Ng­ìng giíi h¹n quy ®Þnh cho VCM ®èi víi RS 485 ®­îc níi réng ra kho¶ng -7 ®Õn 12 V, còng nh­ trë kh¸ng ®Çu vµo cho phÐp lín gÊp 3 lÇn so víi RS422. C¸c th«ng sè quan träng ®­îc tãm t¾t trong b¶ng sau: Th«ng sè §iÒu kiÖn Tèi thiÓu Tèi ®a §iÖn ¸p ®Çu ra hë m¹ch ±1,5 V ±6 V §iÖn ¸p ®Çu ra khi cã t¶i RLoad = 54 W ±1,5 V 5 V Dßng ®iÖn ra ng¾n m¹ch RLoad = 54 W ± 250mA Thêi gian qu¸ ®é ®Çu ra. RLoad = 54 W CLoad = 54pF 30% TB* §iÖn ¸p chÕ ®é chung ®Çu ra Voc -1 3V §é nh¹y c¶m ®Çu vµo -7V£ VCM £ 12V ± 200 mV §iÖn ¸p chÕ ®é chung VCM - 7 V 12 V Trë kh¸ng ®Çu vµo 12 kW RS 485 cã kh¼ n¨ng ghÐp nèi nhiÒu ®iÓm, v× thÕ ®­îc dïng phæ biÕn trong hÖ thèng bus tr­êng. Kho¶ng 32 tr¹m cã thÓ tham gia ghÐp nèi, ®­îc ®Þnh ®Þa chØ vµ giao tiÕp ®ång thêi trong mét ®o¹n RS 485 mµ kh«ng cÇn bé lÆp. RS 485 cho phÐp truyÒn tèi ®a gi÷a tr¹m ®Çu vµ tr¹m cuèi trong mét ®o¹n m¹ng lµ 1200m, kh«ng phô thuéc vµo sè l­îng tr¹m tham gia. Tèc ®é truyÒn cã thÓ lªn ®Õn møc 10 Mbit/s. Tuy nhiªn mét m¹ng dµi 1200m kh«ng thÓ lµm viÖc víi tèc ®é 10Mbit/s. Tèc ®é nµy phô thuéc vµo chÊt l­îng c¸p m¹ng. Cã thÓ sö dông bé lÆp ®Ó t¨ng sè l­îng tr¹m trong mét m¹ng, còng nh­ chiÒu dµi d©y dÉn lªn nhiÒu lÇn, ®ång thêi vÉn ®¶m b¶o ®­îc chÊt l­îng tÝn hiÖu. RS 485 lµ chuÈn truyÒn do EIA ®­a ra mµ kh¶ n¨ng truyÒn th«ng ®a ®iÓm thùc sù chØ dïng mét ®­êng dÉn chung duy nhÊt, ®­îc gäi lµ bus. CÊu h×nh phæ biÕn nhÊt lµ sö dông hai d©y dÉn cho viÖc truyÒn tÝn hiÖu hoÆc nèi theo kiÓu 4 d©y. TÊt c¶ c¸c bus RS 485 ®Òu yªu cÇu sö dông trë ®Çu cuèi t¹i hai ®Çu d©y. Sö dông trë ®Çu cuèi cã t¸c dông chèng c¸c hiÖu øng phô trong truyÒn dÉn tÝn hiÖu. 4.3.2 Giao thøc PPI Giao thøc PPI lµ mét giao thøc chñ/tí. Trong giao thøc nµy c¸c thiÕt bÞ chñ (c¸c CPU kh¸c, nh÷ng thiÕt bÞ lËp tr×nh Simatic, hoÆc c¸c TD200) göi c¸c yªu cÇu cho tr¹m tí vµ c¸c thiÕt bÞ tr¹m tí tr¶ lêi. C¸c thiÕt bÞ tr¹m tí kh«ng b¾t ®Çu b»ng c¸c th«ng b¸o, nã chê ®Õn khi mét tr¹m chñ göi ®Õn tr¹m tí c¸c yªu cÇu hoÆc kiÓm tra tÝn hiÖu ph¶n håi tõ c¸c tr¹m tí. TÊt c¶ CPU S7-200 ho¹t ®éng nh­ c¸c tr¹m tí trªn m¹ng. Mét sè CPU S7 – 200 cã thÓ ho¹t ®éng nh­ thiÕt bÞ chñ trong khi ë tr¹ng th¸i RUN, nÕu b¹n cho phÐp kiÓu PPI chñ trong ch­¬ng tr×nh sö dông (®­îc m« t¶ trong SMB30). Khi PPI chñ ®­îc sö dông, b¹n cã thÓ ®äc hoÆc ghi tõ c¸c CPU kh¸c b»ng c¸ch sö dông lÖnh Network Read (NETR) vµ Network Write (NETW). Khi ho¹t ®éng nh­ mét PPI chñ, CPU S7- 200 vÉn tr¶ lêi tõ c¸c tr¹m chñ kh¸c. PPI kh«ng cã giíi h¹n, nh­ vËy lµm thÕ nµo ®Ó c¸c tr¹m chñ cã thÓ giao tiÕp víi c¸c CPU tí, sè l­îng tr¹m tí kh«ng qu¸ 32 tr¹m trªn mét m¹ng. 4.3.3 Giao thøc MPI Giao thøc MPI cã thÓ lµ giao thøc Master/Master hoÆc giao thøc Master/Slave. NÕu thiÕt bÞ ®Õn lµ mét CPU S7 - 300, sau ®ã nèi Master/Master ®­îc thiÕt lËp v× tÊt c¶ CPU S7 - 300 ®Òu lµ c¸c tr¹m chñ m¹ng. NÕu thiÕt bÞ ®Õn lµ mét CPU S7-200, sau ®ã kÕt nèi Master/Slaver ®­îc thiÕt lËp th× c¸c CPU S7-200 lµ c¸c thiÕt bÞ tí. MPI lu«n lu«n thiÕt lËp mét kÕt nèi gi÷a hai thiÕt bÞ truyÒn th«ng víi mét thiÕt bÞ kh¸c. NÕu kh«ng ph¶i lµ tr¹m chñ nã kh«ng thÓ can thiÖp kÕt nèi gi÷a hai thiÕt bÞ. Mét tr¹m chñ cã thÓ thùc hiÖn mét kÕt nèi dïng cho mét thêi gian chu kú ng¾n, hoÆc giao tiÕp nµy cã thÓ tån t¹i m·i. 4.3.4 Freeport (giao thøc ng­êi dïng tù ®Þnh nghÜa) Giao tiÕp Freeport lµ mét d¹ng ho¹t ®éng th«ng qua ch­¬ng tr×nh ng­êi sö dông cã thÓ ®iÒu khiÓn cæng giao tiÕp cña CPU S7- 200. Sö dông kiÓu Freeport, ta cã thÓ thùc hiÖn c¸c giao thøc giao tiÕp ng­êi dïng tù ®Þnh nghÜa ®Õn rÊt nhiÒu kiÓu giao diÖn cña thiÕt bÞ th«ng minh. Ch­¬ng tr×nh sö dông ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña cæng giao tiÕp qua c¸ch sö dông c¸c ng¾t nhËn, c¸c ng¾t truyÒn (XMT), lÖnh truyÒn vµ lÖnh nhËn (RCV). Giao thøc giao tiÕp ®­îc ®iÒu khiÓn hoµn toµn bëi ch­¬ng tr×nh ng­êi sö dông trong kiÓu Freeport. KiÓu Freeport ®­îc cho phÐp b»ng SMB30 (port 0) vµ chØ ®­îc kÝch ho¹t khi CPU ë chÕ ®é RUN. Khi CPU trë vÒ ®é STOP, giao tiÕp Freeport bÞ t¹m dõng vµ cæng giao tiÕp trë vÒ ho¹t ®éng giao thøc PPI b×nh th­êng. B¶ng d­íi ®©y chØ râ ý nghÜa cña c¸c bit trong SMB30. 4.3.5 USS Protocol 4.3.5.1 §iÒu kiÖn ®Ó sö dông giao thøc USS Th­ viÖn lÖnh STEP7 – Micro/Win cung cÊp 14 thñ tôc con 3 thñ tôc ng¾t vµ 8 lÖnh ®­îc tÝch hîp trong giao thøc USS. C¸c lÖnh USS sö dông ph­¬ng thøc sau trong S7 – 200. Giao thøc USS ®­îc thiÕt lËp trªn Port 0 cho giao tiÕp USS. LÖnh USS_INIT cho phÐp lùa chän giao tiÕp kiÓu USS hoÆc PPI trªn port 0. Sau khi lùa chän giao thøc USS ®Ó giao tiÕp víi biÕn tÇn nãi riªng ta kh«ng thÓ sö dông port 0 cho bÊt kú môc ®Ých nµo kh¸c, kÓ c¶ giao tiÕp víi phÇn mÒm STEP7 – Micro/Win. C¸c lÖnh USS ®­îc t¹o ra chiÕm kho¶ng 3600 byte. Tuú thuéc vµo c¸c lÖnh mµ ta sö dông, ph¶i dµnh riªng cho giao thøc USS mét vïng nhí V kho¶ng 400 byte. C¸c lÖnh USS kh«ng ®­îc dïng trong thñ tôc ng¾t. 3.3.5.2 Tr×nh tù lËp tr×nh sö dông c¸c lÖnh USS nh­ sau §Æt lÖnh USS_INIT trong ch­¬ng tr×nh. LÖnh USS_INIT chØ nªn ®­îc gäi trong mét chu kú quÐt ®Ó thiÕt lËp hay thay ®æi c¸c th«ng sè giao tiÕp cña giao thøc USS. §Æt chØ mét lÖnh DRV_CTRL cho mçi mét biÕn tÇn tÝch cùc trong ch­¬ng tr×nh. Cã thÓ thªm vµo nhiÒu lÖnh USS_RPM_x vµ USS_WPM_x nÕu cÇn thiÕt, nh­ng chØ mét biÕn tÇn ®­îc tÝch cùc t¹i mét thêi ®iÓm. ThiÕt lËp c¸c th«ng sè biÕn tÇn ®Ó phï hîp víi tèc ®é baud vµ ®Þa chØ cña biÕn tÇn ®­îc dïng trong ch­¬ng tr×nh. Nèi c¸p giao tiÕp gi÷a CPU vµ c¸c biÕn tÇn. 4.3.5.3 Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó giao tiÕp Giao tiÕp víi c¸c thiÕt bÞ cã vßng quÐt kh«ng cïng víi S7 – 200. S7 – 200 thùc hiÖn ®­îc vµi vßng quÐt th× thiÕt bÞ giao tiÕp míi hoµn thµnh. Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó giao tiÕp phô thuéc vµo sè thiÕt bÞ giao tiÕp, tèc ®é baud vµ thêi gian quÐt cña S7 – 200. Tèc ®é baud Thêi gian kiÓm tra vßng cña c¸c thiÕt bÞ cã trªn m¹ng 1200 240 ms (lín nhÊt) x sè thiÕt bÞ cã trong m¹ng 2400 130 ms (lín nhÊt) x sè thiÕt bÞ cã trong m¹ng 4800 75 ms (lín nhÊt) x sè thiÕt bÞ cã trong m¹ng 9600 50 ms (lín nhÊt) x sè thiÕt bÞ cã trong m¹ng 9200 35 ms (lín nhÊt) x sè thiÕt bÞ cã trong m¹ng 38400 30 ms (lín nhÊt) x sè thiÕt bÞ cã trong m¹ng 57600 25 ms (lín nhÊt) x sè thiÕt bÞ cã trong m¹ng 115200 25 ms (lín nhÊt) x sè thiÕt bÞ cã trong m¹ng 4.3.5.4 Sö dông c¸c lÖnh USS Protocol Th­ viÖn lÖnh STEP7 – Micro/Win cho phÐp ®iÒu khiÓn c¸c bé biÕn tÇn MicroMaster mét c¸ch dÔ dµng b»ng c¸c hµm lÖnh ®Æc biÕt ®­îc thiÕt kÕ sö dông giao thøc USS ®Ó giao tiÕp víi biÕn tÇn. Víi lÖnh USS, ta cã thÓ ®iÒu khiÓn biÕn tÇn vµ cã thÓ ®äc/ghi c¸c th«ng sè cña biÕn tÇn. C¸c lÖnh USS nµy n»m trong th­ viÖn cña th­ môc Libraries cña c©y lÖnh STEP7 – Micro/Win. * LÖnh USS_INIT LÖnh nµy dïng ®Ó b¾t thiÕt lËp giao thøc USS ®Ó kÕt nèi PLC vµ (m¹ng) biÕn tÇn. LÖnh USS_INIT ®­îc dïng ®Ó cho phÐp vµ thiÕt lËp hay kh«ng cho phÐp thiÕt lËp giao tiÕp víi biÕn tÇn MicroMaster. LÖnh USS sÏ ®­îc thùc hiÖn khi kh«ng cã lçi nµo xuÊt hiÖn. LÖnh nµy hoµn thµnh th× bit DONE ®­îc set lËp tøc tr­íc khi tiÕp tôc thùc hiÖn c¸c lÖnh kÕ tiÕp. LÖnh nµy ®­îc thùc hiÖn mçi khi ®Çu vµo EN ®­îc thiÕt lËp b»ng 1. LÖnh USS_INIT ®­îc thùc hiÖn mçi khi cã sù thay ®æi tr¹ng th¸i giao tiÕp. Khi giao thøc USS ®· ®­îc thiÕt lËp, giao thøc USS sÏ ®­îc lo¹i bá b»ng c¸ch thùc thi mét lÖnh USS_INIT míi tr­íc khi cã sù thay ®æi trong c¸c th«ng sè giao tiÕp. Gi¸ trÞ cña ®Çu vµo USS cho phÐp chän giao thøc giao tiÕp. Gi¸ trÞ 1 cho phÐp dïng port 0 cho giao thøc USS. Gi¸ trÞ 0 g¸n port 0 cho giao thøc ppi vµ lo¹i bá giao thøc USS. §Çu vµo BAUD thiÕt lËp tèc ®é baud: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 hay 3400 baud. §Çu vµo ACTIVE chØ ra biÕn tÇn nµo ®ang ®­îc tÝch cùc. §èi víi MicroMaster th× hç trî ®Þa chØ tõ 0 ®Õn 30. Khi lÖnh USS_INIT ®­îc hoµn tÊt, bit DONE ®­îc thiÕt lËp b»ng 1, ®Çu ra ERR (byte) chøa kÕt qu¶ cña viÖc thùc hiÖn lÖnh. * LÖnh USS_CTRL. LÖnh nµy dïng ®Ó ®iÒu khiÓn biÕn tÇn ch¹y, dõng, ®¶o chiÒu vµ thay ®æi tèc ®é. LÖnh USS_CTRL ®­îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn mét biÕn tÇn MicroMaster ®­îc tÝch cùc. LÖnh USS_CTRL ®Æt c¸c lÖnh chän tr­íc trong bé ®Öm giao tiÕp. C¸c lÖnh ®Æt trong bé ®Öm ®­îc göi cho biªn tÇn ®ã ®· ®­îc chän trong th«ng sè ACTIVE cña lÖnh USS_INIT. Mçi biÕn tÇn chØ cã mét lÖnh DRV_CTRL. §Çu vµo EN ®­îc thiÕt lËp b»ng 1 ®Ó cho lÖnh drv_crtl ®­îc thiÕt lËp (lÖnh nµy ph¶i lu«n lu«n ®­îc thiÕt lËp). Ngâ vµo RUN (RUN/STOP) ®­îc thiÕt lËp b»ng 1cho phÐp ®iÒu khiÓn biÕn tÇn vµ b»ng 0 kh«ng cho phÐp ®iÒu khiÓn biÕn tÇn. Khi Run ®­îc thiÕt lËp b»ng 1, bé biÕn tÇn MicroMaster nhËn ®­îc lÖnh b¾t ®Çu ch¹y t¹i tèc ®é vµ chiÒu ®· ®Þnh tr­íc. §Ó biÕn tÇn ch¹y th×: * DRIVER ph¶i ®­îc chän tÝch cùc trong ACTIVE trong USS_INIT. * OFF2 vµ OFF3 ph¶i ®­îc ®Æt b»ng 0. * FAUL vµ INHIBIT ph¶i b»ng 0. Khi RUN b»ng 0 th× mét lÖnh ®­îc göi ®Õn MicroMaster ®Ó gi¶m tèc ®é xuèng cho ®Õn khi ®éng c¬ dõng h¼n. Bit OFF2 ®­îc dïng ®Ó cho phÐp biÕn tÇn dõng ®éng c¬ nhanh h¬n. Bit OFF3 ®­îc dïng ®Ó MicroMaster dõng nhanh chãng. Bit F_ACK (Fault Acknowledge) ®­îc dïng ®Ó x¸c nhËn lçi truyÒn th«ng trong biÕn tÇn. BiÕn tÇn sÏ xãa lçi (FAULT) khi F_ACK ®i tõ møc thÊp ®Õn møc cao. Bit DIR (direction) ®¶o chiÒu quay cña ®éng c¬. §Çu vµo DRIVE (drive address) cho biÕt ®Þa chØ cña biÕn tÇn MicroMaster mµ lÖnh DRV_CRTL ®· ®iÒu khiÓn. §Þa chØ cã gi¸ trÞ tõ 0 ®Õn 30. §Çu vµo TYPE chän lo¹i biÕn tÇn. Víi biÕn tÇn MicroMaster 3 chän TYPE = 0, víi biÕn tÇn MICROMASTER 4 chän TYPE = 1. §Çu vµo Speed_SP (speed setpoint) ®Æt tèc ®é cña ®éng c¬ d­íi d¹ng phÇn tr¨m cña tèc ®é tèi ®a (-200% ®Õn 200%). Gi¸ trÞ ©m cña Speed_SP lµm ®éng c¬ ®¶o chiÒu quay. Bit Error lµ mét byte l­u kÕt qu¶ cña lÇn giao tiÕp míi nhÊt víi biÕn tÇn. §Çu ra STATUS chøa tr¹ng th¸i cña biÕn tÇn. §Çu ra SPEED l­u tèc ®é cña ®éng c¬ d­íi d¹ng phÇn tr¨m cña tèc ®é ®Þnh møc (-200% ®Õn 200%). §Çu ra RUN_EN (DRIVE RUN ENable) cho biÕt biÕn tÇn ®ang ch¹y (b»ng 1) hay ®· dõng (b»ng 0). §Çu ra D_DIR cho biÕt chiÒu quay cña ®éng c¬. §Çu ra INHIBIT cho biÕt tr¹ng th¸i cÊm trong biÕn tÇn (0 – not inhibited, b»ng 1 inhibited). §Ó xãa bit cÊm th× bit FAULT ph¶i ®­îc OFF vµ c¸c bit vµo RUN,OFF2 vµ OFF3 ph¶i b»ng 0. §Çu ra FAULT cho biÕt tr¹ng th¸i cña bit lçi (0 – kh«ng cã lçi, 1 – cã lçi). Bé biÕn tÇn sÏ hiÓn thÞ m· lçi. §Ó xãa bit FAULT th× ph¶i söa lçi vµ thiÕt lËp b»ng 1 bit F_ACK. * LÖnh USS_RPM_x. LÖnh nµy dïng ®Ó ®äc mét th«ng sè tõ biÕn tÇn vÒ PLC. LÖnh USS_PRM_x ®äc mét th«ng sè kiÓu word kh«ng dÊu. LÖnh USS_RPM_x hoµn tÊt khi MicroMaster x¸c nhËn hay khi cã lçi b¸o vÒ. §Çu vµo EN ph¶i ®­îc thiÕt lËp b»ng 1 cho phÐp truyÒn yªu cÇu xuèng MicroMaster vµ ph¶i lu«n ®­îc thiÕt lËp b»ng 1 cho ®Õn khi bit DONE b»ng 1 b¸o hiÖu sù hoµn tÊt. Mét yªu cÇu USS_RPM_x ®­îc truyÒn tíi MicroMaster ë mçi chu k× vßng quÐt khi ®Çu vµo EN ®­îc thiÕt lËp b»ng 1. V× thÕ ®Çu vµo XMT_REQ nªn ®­îc cho qua mét bé P (bé t¸ch s­ên d­¬ng) chØ cho phÐp mét yªu cÇu ®­îc truyÒn ®i ë mçi c¹nh lªn cña ®Çu vµo EN. §Çu vµo DRIVE lµ ®Þa chØ cña biÕn tÇn MicroMaster mµ lÖnh USS_RPM_x ®­îc göi ®i. §Þa chØ nµy cã gi¸ trÞ tõ 0 ®Õn 31. §Çu vµo PARAM x¸c ®Þnh th«ng sè cÇn ®äc. §Çu vµo INDEX lµ gi¸ trÞ chØ sè cña th«ng sè cÇn ®äc. §Þa chØ cña mét bé ®Öm 16 – byte ph¶i ®­îc ®­a vµo ®Çu vµo DB_PTR. Bé ®Öm nµy ®­îc sö dông bëi lÖnh READ_PM ®Ó l­u kÕt qu¶ nhËn ®­îc tõ biÕn tÇn. Khi lÖnh READ_PM hoµn tÊt thi ®Çu ra DONE ®­îc thiÕt lËp b»ng 1 vµ ®Çu ra ERROR (kÝch th­íc byte) chøa kÕt qu¶ cña viÖc thùc hiÖn lÖnh. §Çu ra VALUE lµ gi¸ trÞ th«ng sè ®äc vÒ. * LÖnh USS_WPM_x. LÖnh nµy dïng ®Ó ghi mét th«ng sè tõ PLC xuèng biÕn tÇn. LÖnh USS_WPM_x ghi mét gi¸ trÞ word kh«ng dÊu vµo mét th«ng sè x¸c ®Þnh. LÖnh USS_WPM_x hoµn tÊt khi MicroMaster x¸c nhËn hay khi nhËn ®­îc lçi. §Çu vµo EN ph¶i ®­îc thiÕt lËp b»ng 1 ®Ó cho phÐp truyÒn mét yªu cÇu vµ lu«n gi÷ nguyªn tr¹ng th¸i b»ng 1 cho ®Õn khi bit DONE ®­îc thiÕt lËp b¸o hiÖu sù hoµn tÊt. Mét yªu cÇu USS_WPM_x ®­îc truyÒn ®Õn MicroMaster ë mçi chu kú quÐt khi ®Çu vµo XMT_REQ b»ng 1. V× thÕ XMT_REQ nªn ®­îc cho qua bé P (bé t¸ch s­ên d­¬ng) chØ cho phÐp mét lÖnh ®­îc truyÒn ®i ë mçi c¹nh lªn cña ®Çu vµo EN. §Çu vµo DRIVE lµ ®Þa chØ cña biÕn tÇn MicroMaster mµ lÖnh USS_WPM_x ®­îc göi ®i. §Þa chØ cã gi¸ trÞ tõ 0 ®Õn 31. §Çu vµo PARAM x¸c ®Þnh th«ng sè cÇn ghi. §Çu vµo INDEX lµ gi¸ trÞ chØ sè cña th«ng sè cÇn ghi. §Çu ra VALUE lµ gi¸ trÞ cÇn ghi th«ng sè. Khi ®Çu vµo EEPROM ®­îc thiÕt lËp b»ng 1 th× lÖnh nµy ®­îc ghi vµo c¶ RAM vµ EEPROM cña biÕn tÇn. Khi ®Çu vµo nµy bÞ mÊt ®i th× lÖnh chØ ®­îc khi vµo RAM cña biÕn tÇn. §Þa chØ cña mét bé ®Öm 16 – byte ph¶i ®­îc ®­a vµo ®Çu vµo DB_PTR. Bé ®Öm nµy ®­îc sö dông bëi lÖnh USS_WPM_x ®Ó l­u kÕt qu¶ nhËn ®­îc tõ biÕn tÇn MicroMaster. Khi lÖnh USS_WPM_x hoµn tÊt th× ®Çu ra DONE ®­îc thiÕt lËp b»ng 1 vµ ®Çu ra ERROR (byte) chøa kÕt qu¶ cña viÖc thùc hiÖn lÖnh. *KÕt luËn: Do ta kh«ng cã card truyÒn th«ng nªn víi ba ph­¬ng ph¸p ®Çu nÕu dïng th× ta ph¶i x©y dùng giao thøc cho chóng do ®ã ph¶i hiÓu ®­îc cÊu tróc truyÒn nhËn gi÷a PLC vµ biÕn tÇn. V× trong biÕn tÇn chØ cã 2 cæng giao tiÕp RS 485 vµ RS 232 mµ trong PLC chØ tÝch hîp cæng truyÒn th«ng RS 485 nh­ thÕ ®ßi hái ph¶i cã thªm thiÕt bÞ chuyÓn ®æi, ch­¬ng tr×nh lËp tr×nh hÕt søc phøc t¹p vµ khã kh¨n. Nh­ng víi giao thøc USS cho phÐp ta truyÒn th«ng qua cæng RS 485, truyÒn trùc tiÕp tham sè ®iÒu khiÓn xuèng biÕn tÇn vµ nhËn trùc tiÕp tham sè mong muèn tõ biÕn tÇn vÒ mµ chØ cÇn c¸c khèi lÖnh cã s½n trong th­ viÖn USS. Do ®ã sÏ dÔ dµng cho qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn vÒ sau. V× nh÷ng lý do trªn ta lùa chän c¸ch thøc giao tiÕp víi biÕn tÇn b»ng USS Toolbox. Tr­íc khi thùc hiÖn kÕt nèi PLC víi biÕn tÇn th× ph¶i ch¾c ch¾c r»ng PLC vµ biÕn tÇn ®· ®­îc nèi víi nhau vµ c¸c tham sè ®­îc thiÕt lËp ë biÕn tÇn. 4.4 Vßng ®iÒu khiÓn tÝn hiÖu æn ®Þnh ¸p suÊt Ph­¬ng ¸n 1: Ph­¬ng ¸n 2: Víi hai ph­¬ng ¸n ®iÒu khiÓn nh­ trªn ta thÊy r»ng: Víi ph­¬ng ¸n thø 1 th× ®ßi hái PLC ph¶i cã modul t­¬ng tù dÉn ®Õn gi¸ thµnh cao h¬n, mÆt kh¸c khi tÝn hiÖu c¶m biÕn ®­a vÒ PLC th× biÕn tÇn hÇu nh­ mÊt t¸c dông. V× nh­ thÕ biÕn tÇn chØ mang danh nghÜa cung cÊp dßng 3 pha cho ®éng c¬ vµ cho phÐp ®éng c¬ khëi ®éng mét c¸ch tr¬n h¬n. NÕu dïng ph­¬ng ¸n nµy th× ta chØ cÇn sö dông PLC lµ ®ñ. Víi ph­¬ng ¸n thø 2 tÝn hiÖu c¶m biÕn ®­a vÒ biÕn tÇn, t¹i biÕn tÇn th«ng qua bé PID xö lý tÝn hiÖu c¶m biÕn ®Ó tù ®éng æn ®Þnh hÖ thèng trong gi¶i cho phÐp. PLC ®ãng vai trß ®ãng c¾t r¬le ®iÒu khiÓn ®éng c¬ giao tiÕp víi biÕn tÇn hç trî cho biÕn tÇn khi biÕn tÇn qu¸ kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh. Víi ph­¬ng ¸n nµy c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®Òu thùc hiÖn ®­îc hÇu hÕt vai trß cña m×nh. H¬n thÕ cßn gi¶m gi¸ thµnh do kh«ng ph¶i sö dông modul t­¬ng tù. 4.5 KÕt nèi gi÷a PLC vµ biÕn tÇn C¸ch thøc kÕt nèi PLC víi biÕn tÇn ®­îc thùc hiÖn nh­ h×nh vÏ sau: B­íc 1: X¸c ®Þnh ý nghÜa cña c¸c ch©n ®Çu ra cæng truyÒn th«ng PLC. H×nh 4.6 : S¬ ®å ch©n cña cæng truyÒn th«ng trªn PLC. B­íc 2: Nèi ®iÖn tr¬ phô ®Ó chèng nhiÔu. H×nh 4.7: §iÖn trë nèi chèng nhiÔu cho chuÈn truyÒn RS485 B­íc 3: KÕt nèi PLC vµ biÕn tÇn H×nh 4.8: H×nh vÏ kÕt nèi gi÷a PLC víi biÕn tÇn 4.6 ThiÕt lËp c¸c tham sè cho biÕn tÇn Tr­íc khi thùc hiÖn kÕt nèi PLC víi biÕn tÇn th× ph¶i ch¾c ch¾c r»ng PLC vµ biÕn tÇn ®· ®­îc nèi víi nhau vµ c¸c tham sè sau ®· ®­îc thiÕt lËp ë biÕn tÇn. 1. Xãa c¸c yÕu tè ®· thiÕt lËp (kh«ng b¾t buéc): P0010 = 30. P0970 = 1. NÕu bá qua b­íc nµy th× ph¶i ch¾c ch¾n r»ng c¸c tham sè sau ph¶i ®­îc thiÕt lËp víi c¸c gi¸ trÞ nh­ sau: §é dµi USS PZD: P2012 index 0 = 2 §é dµi USS PKW: P2013 index 0 = 127. 2. Cho phÐp ®äc/ghi truy cËp tÊt c¶ c¸c tham sè: P0003 = 3 3. KiÓm tra ®éng c¬ thiÕt lËp c¸c tham sè cho ®éng c¬: P0304 = D¶i ®iÖn ¸p ®éng c¬ (V). P0305 = D¶i dßng ®iÖn ®éng c¬ (A). P0307 = D¶i c«ng suÊt cña ®éng c¬ (W). P0310 = D¶i tÇn sè cña ®éng c¬ (Hz). P0311 = D¶i tèc ®é cña ®éng c¬ (RPM). C¸c thiÕt lËp nµy sÏ thay ®æi tuú thuéc vµo ®éng c¬ mµ ta sö dông. 4. ThiÕt lËp kiÓu ®iÒu khiÓn: P0700 index 0 = 5. 5. ThiÕt lËp tÇn sè ®Æt USS on COM link: P1000 index 0 = 5. 6. Thêi gian t¨ng tèc (kh«ng b¾t buéc). P1120 = 0 ®Õn 65000 (s). 7. Thêi gian gi¶m tèc: P1121 = 0 ®Õn 65000 Thêi gian nµy ®­îc tÝnh b»ng gi©y. 8. ThiÕt lËp tÇn sè liªn kÕt nèi tiÕp. P2000 = 1 ®Õn 65000 Hz. 9. ThiÕt lËp th«ng th­êng USS. P2009 index 0 = 0. 10. ThiÕt lËp tèc ®é baud cña chuÈn truyÒn RS485. P2010 index0 = 4 (2400 baud). 5 (4800 baud). 6 (9600 baud). 7 (19200baud). 8 (38400 baud). 9 (57600 baud). 12 (115200 baud). 11. §Þa chØ cña tr¹m tí. P2011 index 0 = 0 ®Õn 31. 12. ThiÕt lËp thêi gian kÕt thóc qu¸ tr×nh truyÒn vµ nhËn. P2014 index 0 = 0 ®Õn 65535 ms. 13. ChuyÓn ®æi d÷ liÖu tõ bé nhí RAM ®Õn EEPROM: P0971 = 1. (b¾t ®Çu chuyÓn ®æi) c¸c tham sè thiÕt lËp ®­îc l­u trong EEPROM. 4.7 Ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn 4.7.1 ThuËt ®iÒu khiÓn 1. ThiÕt lËp giao tiÕp cho biÕn tÇn vµ PLC. Sau ®ã PLC göi tÝn hiÖu xuèng biÕn tÇn cho phÐp ®éng c¬ ch¹y víi tèc ®é 100% tÇn sè ®Æt ®Ó duy tr× ¸p suÊt 0.5 bar. 2. PLC liªn tôc nhËn tÝn hiÖu ph¶n håi tõ c¶m biÕn ®­a vµo biÕn tÇn. TÝn hiÖu nµy ®­îc ®­a vµo vïng nhí VW12. Do biÕn tÇn cã kh¶ n¨ng tù æn ®Þnh tèc ®é cho ®éng c¬ tù duy tr× trong d¶i (0,4 ¸ 0.6 bar). Nªn khi ¸p suÊt gi¶m ®Õn møc mµ biÕn tÇn kh«ng thÓ duy tr× ®­îc trong thêi gian 3s th× PLC cho phÐp ng¾t ®éng c¬ 1 ch¹y víi biÕn tÇn vµ cho phÐp ®éng c¬ 1 ch¹y trùc tiÕp. NÕu ¸p suÊt tiÕp tôc gi¶m th× 3s sau ®éng c¬ 2 ch¹y víi biÕn tÇn ®­îc ®ãng vµo ®Ó duy tr× ¸p suÊt ë 0,5 bar. NÕu ®éng c¬ 2 ch¹y víi biÕn tÇn víi tÇn sè tèi ®a trong 3s th× dõng hÖ thèng. NÕu ¸p suÊt t¨ng lªn th× 3s sau ®éng c¬ 1 ch¹y trùc tiÕp nguån 380 ®­îc ng¾t ra. §éng c¬ 2 ®­îc ch¹y víi biÕn tÇn ®Ó duy tr× ¸p suÊt kh«ng ®æi. Sau mét thêi gian nÕu ¸p suÊt ®¹t møc yªu cÇu hay duy tr× trong kho¶ng cho phÐp th× cho ®éng c¬ 2 ch¹y trong 3s sau ®ã ®éng c¬ 1 ch¹y víi biÕn tÇn ®­îc ®ãng vµo. 3. NÕu trong kho¶ng thêi gian lµ 2 phót mµ chØ cã ®éng c¬ 1 ch¹y tøc lµ ®éng c¬ 2 kh«ng ®­îc ®ãng vµo. Trong tr­êng hîp nµy ta cho ®éng c¬ 2 ch¹y trong vßng 10s ®Ó chèng bã. 4. §Ó tr¸nh tr­êng hîp mét ®éng c¬ lu«n ph¶i lµm viÖc qu¸ t¶i ta cho c¸c ®éng c¬ ch¹y trùc nhËt. Tøc lµ sau mét kho¶ng thêi gian lµ 5 phót ta tiÕn hµnh ®æi b¬m. Ban ®Çu Ên nót Start ch­¬ng tr×nh ch¹y víi ch­¬ng tr×nh “®éng c¬ 1” vµ thùc hiÖn c¸c tr­êng hîp x¶y ra sau 5 phót ch­¬ng tr×nh ch¹y víi ch­¬ng tr×nh “®éng c¬ 2” vµ cã vai trß nh­ gièng nh­ ch­¬ng tr×nh “®éng c¬ 1”. 4.7.2 Ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn 1.Ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn bao gåm: Main: ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. SBR0: KD_DC_1 (®éng c¬ 1 ®­îc khëi ®éng víi biÕn tÇn khi ¸p suÊt thÊp). SBR1: CHONG_BO2 (®Ó tr¸nh tr­êng hîp ®éng c¬ 2 kh«ng ®­îc khëi ®éng trong mét thêi gian – chèng bã ®éng c¬ 2). SBR2: KD_DC_2 (sau 5 phót ®éng c¬ 2 ®­îc khëi ®éng víi biÕn tÇn nÕu ¸p suÊt thÊp). SBR3: CHONG_BO2 (®Ó tr¸nh tr­êng hîp ®éng c¬ 1 kh«ng ®­îc khëi ®éng trong mét thêi gian – chèng bã ®éng c¬ 2). 2. B¶ng Symbol. Ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn - Main: ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn  SBR0: KD_DC_1 (®éng c¬ 1 ®­îc khëi ®éng víi biÕn tÇn khi ¸p suÊt thÊp). - SBR1: CHONG_BO_2 (®Ó tr¸nh tr­êng hîp ®éng c¬ 2 kh«ng ®­îc khëi ®éng trong mét thêi gian – chèng bã ®éng c¬ 2). SBR3: KD_DC_2 (®éng c¬ 2 ®­îc khëi ®éng víi biÕn tÇn khi ¸p suÊt thÊp).  SBR4: CHONG_BO_1 (®Ó tr¸nh tr­êng hîp ®éng c¬ 1 kh«ng ®­îc khëi ®éng trong mét thêi gian – chèng bã ®éng c¬ 1). Ch­¬ng V KÕt luËn vµ khuyÕn nghÞ 5.1 Nh÷ng kÕt qu¶ ®¹t ®­îc Sau mét thêi gian nghiªn cøu vµ lµm viÖc mét c¸ch nghiªm tóc cïng v¬i sù gióp ®ì, chØ b¶o, ®ãng gãp ý kiÕn cña thÇy NguyÔn Phóc §¸o, thÇy Ph¹m Thanh Tïng vµ c¸c thÇy c« gi¸o trong khoa §iÖn - §iÖn Tö cïng c¸c b¹n trong líp, ®Õn nay chóng em ®· hoµn thµnh ®Ò tµi. Víi ®Ò tµi ®iÒu khiÓn duy tr× ¸p suÊt cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p ®Ó thùc hiÖn, nh­ng trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy chóng em sö dông biÕn tÇn, PLC vµ c¶m biÕn ¸p suÊt ®Ó ®iÒu khiÓn duy tr× ¸p suÊt. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi chóng em ®· vËn dông ®­îc nh÷ng kiÕn thøc ®· häc, tù m×nh ®¸nh gi¸ ®­îc tr×nh ®é b¶n th©n, nghiªn cøu vµ häc hái t×m ra ph­¬ng ¸n gi¶i quyÕt, tiÕp cËn víi nh÷ng thiÕt bÞ thùc tÕ. Sau mét thêi gian thùc hiÖn ®Ò tµi chóng em ®· ®¹t ®­îc nh÷ng kÕt qu¶ sau: thiÕt kÕ chÕ t¹o m« h×nh, l¾p r¸p hoµn chØnh m« h×nh, vËn hµnh vµ kiÓm tra theo ®óng quy tr×nh c«ng nghÖ, m« h×nh ®¶m b¶o ®¸p øng c¸c yªu cÇu ®Æt ra. Tuy nhiªn do thêi gian cã h¹n vµ tr×nh ®é cßn h¹n chÕ do ®ã phÇn lËp tr×nh ®iÒu khiÓn PLC cña chóng em vÉn ch­a ®­îc tèi ­u nhÊt. Th«ng qua qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi chóng em dÇn lµm quen víi c¸ch lµm viÖc ®éc lËp còng nh­ phèi hîp lµm viÖc theo nhãm vµ dÇn biÕt c¸ch tæ chøc c«ng viÖc vµ s¾p xÕp thêi gian hîp lý. 5.2 KhuyÕn nghÞ Víi sù ph¸t triÓn cña qu¸ tr×nh ®« thÞ ho¸ ngµy nay, ë c¸c ®« thÞ møc ®é tËp trung d©n c­ lín. Gi¶i ph¸p d­a ra ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nhµ cao tÇng lµ mét trong nh÷ng ph­¬ng ¸n hiÖu qu¶ nhÊt. Nh­ thÕ cã mét vÊn ®Ò ®­îc ®Æt ra lµ lµm sao cã thÓ cung cÊp n­íc cho c¸c khu d©n c­ nãi chung vµ c¸c khu nhµ cao tÇng nãi riªng mµ vÉn ®¶m b¶o ¸p suÊt trªn ®­êng èng trong giíi h¹n cho phÐp. Do vËy chÕ t¹o vµ thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn duy tr× ¸p suÊt øng dông trong cung cÊp n­íc s¹ch lµ mét vÊn ®Ò cÊp thiÕt trong c«ng cuéc ®« thÞ ho¸ ngµy nay. Sau mét thêi gian nghiªn cøu t×m hiÓu nhãm chóng em ®· tiÕn hµnh thiÕt kÕ chÕ t¹o thµnh c«ng hÖ thèng duy tr× ¸p suÊt øng dông trong cung cÊp n­íc. Trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy, chóng em sö dông c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn lµ biÕn tÇn MicroMaster 440 vµ PLC S7 – 200 cña h·ng Siemens. Së dÜ chóng em lùa chän c¸c thiÕt bÞ nµy lµ v× chóng em mong muèn ®­îc nghiªn cøu t×m hiÓu vµ øng dông nh÷ng kiÕn thøc ®­îc häc vµo trong ®Ò tµi nh­: c¸ch thøc truyÒn th«ng gi÷a c¸c thiÕt bÞ (trong ®Ò tµi nµy lµ c¸ch thøc truyÒn th«ng gi÷a biÕn tÇn víi PLC), c¸c øng dông cña biÕn tÇn vµo trong ®iÒu khiÓn ®éng c¬, kh¼ n¨ng tù duy tr× ¸p suÊt cña biÕn tÇn. Nh÷ng vÊn ®Ò ®ã hoµn toµn lµ nh÷ng kiÕn thøc míi mµ chØ cã ngoµi thùc tiÔn sinh viªn chóng em míi ®­îc tiÕp cËn. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi chóng em gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n trong viÖc t×m nguån tµi liÖu (v× nguån tµi liÖu chñ yÕu lµ tiÕng anh nªn rÊt h¹n chÕ víi sinh viªn kü thuËt), nguån vËt t­ ®Ó chÕ t¹o m« h×nh, vµ mét ®iÒu quan träng lµ chóng em thiÕu kinh nghiÖm thùc tÕ. Víi kiÕn thùc h¹n chÕ kinh nghiÖm non kÐm vµ thêi gian cã h¹n nªn chóng em ch­a hoµn thiÖn ®­îc ®Ò tµi mét c¸ch hoµn thiÖn nhÊt nh­ ch­a tËn dông hÕt ®­îc kh¼ n¨ng cña biÕn tÇn vµ PLC (ch­a dïng phÇn tö nhiÖt ®Ó b¶o vÖ ®éng c¬, ch­a dïng thêi gian thùc ®Ó ®iÒu khiÓn hÖ thèng), ch­a thiÕt kÕ ®­îc phÇn gi¸m s¸t ®iÒu khiÓn hÖ thèng th«ng qua PC. §Ò tµi chóng em thùc hiÖn ë ®©y chØ mang tÝnh nghiªn cøu, vËn dông c¸c kiÕn thøc ®· häc ®Ó thùc hiÖn nªn cßn thiÕu tÝnh thùc tÕ. Bëi v× víi ph¹m vi chØ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ duy tr× ¸p suÊt ta chØ cÇn sö dông biÕn tÇn lµ ®ñ. V× trong biÕn tÇn MicroMaster 430 cña Siemens cã tÝch hîp kh¶ n¨ng ®ãng c¾t ®éng c¬ theo thêi gian, cã kh¨ n¨ng tù ®iÒu chØnh. Do vËy gi¸ thµnh sÏ gi¶m ®i mµ vÉn ®¶m b¶o ®¸p øng ®­îc yªu cÇu c«ng nghÖ. Sau mét thêi gian thùc hiÖn ®Ò tµi chóng em nhËn thÊy r»ng viÖc tiÕp cËn víi c¸c thiÕt bÞ míi vµ hiÖn ®¹i ®èi víi sinh viªn cßn hÕt søc míi mÎ. Nªn chóng em rÊt mong muèn ®­îc nghiªn cøu vµ t×m hiÓu c¸c ®Ò tµi mang tÝnh thêi sù, ®Ó n©ng cao kh¶ n¨ng tiÖp cËn thùc tiÔn, tÝch luü kinh nghiÖm ®Ó kh«ng khái bì ngì khi tham gia vµo qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. Cuèi cïng chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy c« gi¸o trong khoa, ®Æc biÖt lµ thÇy NguyÔn Phóc §¸o, thÇy Ph¹m Thanh Tïng còng nh­ c¸c b¹n trong líp ®· t¹o ®iÒu kiÖn gióp ®ì, ®ãng gãp ý kiÕn ®Ó chóng em cã thÓ hoµn thµnh ®Ò tµi nµy. Chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Nhãm sinh viªn thùc hiÖn. Tµi liÖu tham kh¶o C¶m biÕn vµ øng dông – D­¬ng Minh TrÝ – Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt. Gi¸o tr×nh c¶m biÕn - §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi. Tµi liÖu C¶m biÕn - GV NguyÔn Thµnh Long - §¹i häc SPKT H­ng Yªn. M« h×nh thiÕt bÞ t¹o m«i tr­ßng ®o – Khoa §iÖn - §iÖn tö §H SPKT H­ng Yªn. www.ad.siemens.com Tù ®éng ho¸ víi si matic s7 – 200. T¸c gi¶ Phan Xu©n Minh – NguyÔn Do·n Ph­íc. NXB N«ng NghiÖp. Phô lôc C¸c b¶n vÏ thiÕt kÕ PhÇn ®iÖn vµ c¬ khÝ