Mo Hinh Tram PLC S7-300 Dieu Khien Bien Tan

Đề tài: Mô hình tr ạm ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần

Tác giả: Vũ Văn Phương

Đề tài:

MÔ HÌNH TRẠM PLC S7-300 ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN

www.bientan.hnsv.com

1

Đề tài: Mô hình tr ạm ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần LỜI NÓI ĐẦU


Trong quá trình công nghi ệp hoá hiện đại đất nước lĩnh vực khoa học kỹ thuật

đóng vai tr ò hết sức quan trọng. Trong đó lĩnh vực Điện -Điện Tử đã góp phần rất đáng kể từ những thiết bị dân dụng đến các dây chuyền công nghệ tự động hóa nhằm nâng cao năng suất giảm bớt lao động chân tay, vốn đ ã l ạc hậu khi đất nước

ta đã là thành viên c ủa tổ chức thương mại thế giới. L ĩnh vực tự động hóa đã đi vào hầu hết các nhà máy xí nghiệp thay thế dần những cổ máy móc lạc hậu, thay thế con người l àm việc trong nh ững lĩnh vực nguy hiểm. Đặc biệt hơn nữa với sự phát triển của công nghệ thông tin đ ã mang đến nhiều lợi ích to lớn v à thiết thực hơn. Kết hợp với tự động hóa giúp con người điều khiển và giám sát được các quá trình công ngh ệ tham gia tr ực ực tiếp đ iều khiển đối

tượng. không những trong phạm vi thu nhỏ mà trên cả diện rộng. Góp phần làm giảm chi phí sản suất, quản lý sản xuất dễ d àng, theo dõi quá trình đơn giản nâng

cao năng suất lao động, hiệu quả sản xuất . Với những ứng dụng thiết thực như vậy n ên em đã ch ọn đề tài “Xây d ựng mô hình

điều khiển giám sát tr ạm ạm PLC điều khiển biến tần”. Đề tài này là cơ hội áp dụng những kiến thức cơ sở từ trong nhà trường v ào mô hình th ực tế thu nhỏ.

Tác giả : Vũ Văn Phương


2



Chương 1 Tổng quan về mạng truyền thông PLC 300 1.1

Một số mạng truyền thông trong công nghiệp d ùng cho S7-300

1.1.1 Modbus Modbus là giao th ức do hãng Modicon phát tri ển. Theo mô hình ISO/OSI thì Modbus thực chất là một chuẩn giao thức v à dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, v ì vậy có thể được thực hiện trên các cơ chế vận chuyển cấp thấp như TCP/IP, MAP (Manufactoring Message Protocol), và ngay c ả qua đường truyền nối tiếp RS -232.

Modbus định nghĩa một tập hợp rộng các dịch vụ phục vụ trao đổi dữ liệu quá trình, d ữ liệu điều khiển v à ch c hẩn đoán. Tất cả các bộ điều khiển của Modicon đều sử dụng Modbus là ngôn ng ữ chung. Modbus mô tả quá tr ình ình giao tiếp giữa một bộ

điều khiển với các thiết bị khác thông qua cơ chế y êu cầu/đáp ứng. V ì lý do đơn giản nên Modbus có ảnh hưởng tương đối mạnh đối với các hệ PLC của các nh à sản xuất. Cụ thể , trong mỗi PLC người ta cũng có thể t ìm thấy một tập hợp con các dịch vụ đã được đưa ra trong Modbus. Đặc biệt trong các hệ thống thu thập dữ liệu

và điều khiển giám sát, Modbus hay được sử dụng trên các đường truyền RS -232 ghép nối giữa các t hiết bị dữ liệu đầu cuối (PLC, PC,...) với thiết bị truyền dữ liệu (Modem).

Cơ chế giao tiếp Cơ chế giao tiếp ở Modbus phụ thuộc v ào h ệ thống truyền thông cấp thấp. Cụ thể, có thể phân chia ra hai loại mạng l à Modbus chu ẩn v à Modbus trên các m ạng khác (ví dụ TCP/IP, Modbus Plus, MAP) a.Mạng Modbus chuẩn Các cổng Modbus chuẩn tr ên ên các b ộ điều khiển của Modicon cũng như một số nh à sản xuất khác sử dụng giao diện nối tiếp RS -232. Các bộ điều khiển có thể được nối mạng trực tiếp hoặc qua modem. Các trạm Modbus giao tiếp với nhau qua cơ chế chủ/ tớ (Master/Slave), trong đó chỉ một thiết bị có thể chủ động gửi y êu cầu,


3

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần còn lại các thiết bị tớ sẽ đáp ứng bằng dữ liệu trả lại hoặc thực hiện một hành động nhất định theo như yêu cầu. Các thiết bị chủ thông thường l à các máy tính điều khiển trung tâm và các thiết bị lập tr ình, trong khi các thi ết bị tớ có thể là PLC hoặc các bộ điều khiển số chuy ên dụng khác. Một trạm chủ có thể gửi thông báo y êu cầu tới riêng một trạm tớ nhất định hoặc gửi thông báo đồng loạt tới tất cả các trạm tớ. Chỉ trong trường hợp nhận được y êu c ầu riêng, các tr ạm tớ mới gửi thông báo đáp

ứng trả lại trạm chủ. Trong một thông báo y êu c ầu có chứa địa chỉ trạm nhận, m ã hàm dịch vụ bên nhận cần thực hiện, dữ liệu đi k èm và thông tin ki ểm lỗi. b. Modbus trên các mạng khác Với một số mạng như Modbus Plus và MAP sử dụng Modbus l à giao thức cho lớp

ứng dụng, các thiết bị có thể giao tiếp theo cơ chế ri êng c ủa mạng đó, mỗi bộ điều khiển có thể đóng vai tr ò là chủ hoặc tớ trong các lần giao dịch khác nhau . Nhìn nhận ở mức giao tiếp thông báo, giao thức Modbus vẫn tuân theo nguy ên t ắc chủ/ tớ mặc dù phương pháp giao tiếp mạng cấp thấp có thể là tay đôi. Khi một bộ

điều khiển gửi một y êu cầu thông báo thì nó đóng vai tr ò là chủ và ch ờ đợi đáp ứng từ thiết bị tớ. Ngược lại, một bộ điều khiển sẽ đóng vai tr ò là tớ nếu nó nhận thông báo yêu cầu từ một trạm khác v à phải gửi trả lại đáp ứng. c. Chu trình yêu c ầu đáp ứng Giao thức Modbus định nghĩa khuôn dạng của thông báo y êu cầu cũng như của

thông báo đáp ứng, như minh họa tr ên hình vẽ. Một thông báo yêu cầu gồm các phần sau : 

Địa chỉ trạm nhận yêu cầu (0-247), trong đó 0 là địa chỉ gửi đồng loạt.



Mã hàm gọi chỉ thị hành động trạm tớ cần thực hiện theo y êu cầu. Ví dụ, mã hàm 03 yêu c ầu trạm tớ đọc nội dung các thanh ghi lưu giữ và tr ả lại k ết quả.


4

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần  Dữ liệu chứa các thông tin bổ sung m à tr ạm tớ cần cho việc thực hiện h àm

được gọi. Trong trường hợp đọc thanh ghi, dữ liệu n ày chỉ r õ thanh ghi đầu tiên và s ố lượng các thanh ghi cần đọc. 

Thông tin kiểm lỗi giúp trạm tớ kiểm tra nội dung thông báo nhận được.

Thông báo đáp ứng cũng bao gồm các th ành phần giống như thông báo yêu cầu. Địa chỉ ở đây là địa chỉ của chính trạm tớ đ ã th ực hiện yêu c ầu và gửi lại đáp ứng. Trong trường hợp bình thường, mã hàm được giữ nguyên như trong thông báo yêu cầu và dữ liệu chứa kết quả thực hiện hành động, ví dụ nội dung hoặc trạng thái các thanh ghi. N ếu xảy ra lỗi, m ã hàm quay l ại được sửa để chỉ thị đáp ứng l à một thông báo lỗi, còn d ữ liệu mô tả chi tiết lỗi đ ã xảy ra. Phần kiểm lỗi g iúp tr ạm chủ

xác định độ chính xác của nôi dung thông báo nhận được. Chế độ truyền 

Chế độ ASCI

Khi các thiết bị trong một mạng Modbus chuẩn giao tiếp với chế độ ASCII, mỗi

byte trong thông báo được gửi th ành hai ký t ự ASCII 7 bit, trong đó mỗi ký tự biểu diễn một chữ số Hex. Ưu điểm của chế độ truyền n ày là nó cho phép m ột khoảng thời gian trống tối đa một giây giữa hai ký tự m à không gây ra l ỗi. Cấu trúc một ký tự khung gửi đi được thể hiện như sau : Mỗi ký tự khung bao gồm : 

1 bit khởi đầu (Start bit)



7 bit biểu diễn một chữ số hex của byte cần gửi dưới dạng kí tự ASCII (0 -9 và A-F), trong đó bit thấp nhất được gửi đi trước.



1 bit parity ch ẵn/lẻ, nếu sử dụng parity



1 bit k ết thúc (Stop bit) nếu sử dụng parity hoặc 2 bit kết thúc nếu không sử dụng parity.



Chế độ RTU


5

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Khi các thiết bị trong một mạng Modbus chuẩn được đặt chế độ RTU (Remote Terminal Unit), mỗi byte trong thông báo được gửi th ành một ký tự 8 bit. Ưu điểm chính c ủa chế độ truyền n ày so với chế độ ASCII là hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên , mỗi thông báo phải được truyền thành một d òng liên t ục. Cấu trúc một kí tự khung gửi đi được thể hiện như sau Mỗi ký tự khung bao gồm : 

1 bit khởi đầu (Start bit)



8 bit c ủa byte thông báo cần gửi, trong đó bit thấp nhất được gửi đi trước



1 bit parity ch ẵn /lẻ, nếu sử dụng parity



1 bit k ết thúc (Stop bit) nếu sử dụng parity hoặc 2 bit kết thúc nếu không sử dụng parity

1.1.2 Mạng Ethernet công nghiệp IE (Industrial Ethernet) m ạng Ethernet công nghiệp l à mạng phục vụ cho cấp quản lý và c ấp phân xưởng để thực hiện truyền th ông giữa máy tính v à các hệ thống tự

động hoá. Nó phục vụ cho việc trao đổi một lượng thông tin lớn, truyền thông tr ên một phạm vi rộng. Các bộ xử lý truyền thông d ùng trong mạng luôn kiểm tra xem

đường dẫn có bị chiếm dụng không. Nếu không th ì một trạm nào đó trong mạng có thể gửi điện tín đi, khi xảy ra xung đột tr ên mạng vì có hai tr ạm gửi th ì ngừng ngay lại và quá trình gửi điện tín được thực hiện lại sau một thời gian nhất định, thời

gian này được xác định theo luật toán học ngẫu nhi ên. Mạng Ethernet c ông nghiệp có những tính chất đặc trưng sau: 

Mạng Ethernet công nghiệp sử dụng thủ tục truyền thông ISO v à TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol).



Theo phương pháp thâm nhập đường dẫn đã chọn (CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detecion) thì các thành viên trong mạng Ethernet công nghiệp đều b ình đẳng với nhau.


6

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần  Theo tiêu chu ẩn truyền thông ISO và ISO on TCP thì các tr ạm không phải của SIEMENS cũng có khả năng tích hợp v ào mạng, nói một cách khác Ethernet công nghi ệp là mạng truyền thông mở. Các thông s ố của mạng Ethernet công nghiệp: 

Chuẩn truyền thông : IEEE 802.3



Số lượng trạm : Max 1024 trạm



Phương pháp thâm nhập đường dẫn : CSMA /CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

Môi trường truyền thông : Dây dẫn : + Cáp đồng trục

+ Cáp đôi dây xoắn - Cáp quang : Cáp thu ỷ tinh hoặc chất dẻo - Kiểu nối : Đường thẳ ng, cây, hình sao và vòng tròn - Dịch vụ truyền thông : S7 -FunctionISO-TransportISO-on-TCP

Hình 1.1 mô hình m ạng ETHERNET


7

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần 1.1.3 Mạng AS-i


AS-i (Actuator Sensor Interface) giao di ện cảm biến cơ cấu chấp h ành, mạng chỉ có một chủ duy nhất. Phương pháp thâm nhập đường dẫn là phương pháp Master – Slave, một phương pháp hoàn toàn tối ưu cho những mạng chỉ có duy nhất một thiết bị là chủ. AS-i sẽ có cấu trúc thật là đơn giản nếu như các cơ cấu chấp h ành và các cảm biến đều là các thiết bị kiểu số (Digital Input/Digital Output – DI/DO), khi thiết bị kiểu analog p hải sử dụng các bộ chuyển đổi tín hiệu chuẩn của SIEMENS. Trong mạng chỉ có trạm chủ có quyền điều khiển quá tr ình trao đổi thông tin. Trạm chủ (Master) gọi tuần tự từng trạm tớ (Slave) tới một và đ òi hỏi các trạm n ày gửi dữ liệu lên trên tr ạm chủ hoặc nhậ n dữ liệu từ trạm chủ. Những tính chất đặc trưng của AS -i: - AS-i là mạng tối ưu cho các thiết bị chấp h ành và cảm biến số. Quá tr ình trao

đổi dữ liệu được thực hiện thông qua đường dẫn từ cơ cấu chấp h ành/cảm biến với trạm chủ, đường dẫn này đồng thời là đường c ung cấp nguồn cho các cảm biến. - AS-i có thể ghép nối với các cơ cấu chấp hành có kích thước 1 bit đến 8 bit theo tiêu chuẩn IP 65 và liên k ết trực tiếp với quá tr ình. - Hoạt động của AS-i không cần thiết lập cấu h ình tr ước. - Các thông s ố kỹ thuật của AS-i: - Chuẩn : AS-i theo chuẩn IEC TG 178 Số lượng trạm cho phép: 1 Master và max 31 Slave - Phương pháp thâm nhập đường dẫn : Master – Slave - Tốc độ truyền: 167 Kbit/s - Môi trường truyền thông: Dây d ẫn thẳng không bọc - Khoảng cách giữa các thiết bị trong mạng : 300 m với Repeater - Kiểu nối : Đường thẳng, cây, sao - Dịch vụ truyền thông : AS -i Function


8

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần


Hình 1.2 M ạng AS-I

1.2

Giới thiệu mạng PROFIBUS

ProfiBus là một hệ thống Bus trường chuẩn mở rộng dùng để nối các thiết bị

trường với các thiết bị điều khiển v à giám sát. ProfiBus là m ột thiết bị nhiều chủ, nó cho phép các thi ết bị điều khiển tự động, các trạm kỹ thuật v à hiển thị quá tr ình cũng như các phụ kiện phân tán c ùng làm việc tr ên một đường truyền chung là Bus. ProfiBus thực hiện chức năng ứng dụng hoạt động theo chu kỳ, có độ tin cậy cao v à có khả năng đáp ứng cao về tính năng thời gian thực. Mạng PROFIBUS được cung cấp theo ba chủng loại tương thích nhau. 

PROFIBUS – DP (Distributed Peripheral) ph ục vụ cho việc trao đổi thông tin nh ỏ nhưng đòi hỏi tốc độ truyền nhanh. PROFIBUS – DP

được xây dựng tối ưu cho việc kết nối các thiết bị trường với máy tính điều khiển. PROFIBUS – DP phát tri ển nhằm đáp ứng y êu c ầu cao về tính năng thời gian trong trao đổi dữ liệu, giữa cấp điều khiển cũng

như các bộ PLC hoặc các máy tính công nghiệp với các ngoại vi phân tán ở cấp trường như các thiết bị đo, truyền động v à van. Việc trao đổi chủ yếu được thực hiện tuần hoàn theo cơ chế Mast er/Slave. Với số tr ạm tối đa trong một mạng l à 126, PROFIBUS – DP cho phép s ử dụng cấu hình một trạm chủ (Mono Master) hoặc nhiều trạm chủ


9

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần (Multi Master). M ột đặc trưng nữa của PROFIBUS – DP là tốc độ truyền cao, có thể lên tới 12 Mbit/s. 

PROFIBUS – FMS (Fieldbus Message Specification) trao đổi lượng thông tin trung bình gi ữa các thành viên bình đẳng với nhau trong mạng. PROFIBUS – FMS được dùng chủ yếu cho việc nối mạng các

máy tính điều khiển và giám sát. M ạng này chỉ thực hiện ở các lớp 1, 2, 7 theo mô hình quy chi ếu OSI. Do đặc điểm của các ứng dụng tr ên cấp điều khiển và điều khiển giám sát, dữ liệu chủ yếu được trao đổi với tính chất không định kỳ. 

PROFIBUS – PA (Process Automation) được thiết kế ri êng cho nh ững khu vực nguy hiểm. PROFIBUS – PA là s ự mở rộng của PROFIBUS – DP về phương pháp truyền dẫn an toàn trong môi trường dễ cháy nổ theo chuẩn IEC 61158-2. PROFIBUS – PA là lo ại bus trường thích hợp cho các hệ thống điều khiển phân tán trong các ng ành công nghi ệp hoá chất và hoá dầu. Thiết bị chuyển đổi (DP/PA -Link) được sử dụng

để tích hợp đường mạng PA với mạng PROFIBUS DP. Điều này đảm bảo cho toàn bộ thông tin có thể được truyền li ên tục tr ên hệ thống mạng PROFIBUS bao gồm cả DP và PA

Hình 1.3 mạng Profibus


10

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần ProfiBus là một chuẩn truyền thông trong công nghiệp được sử dụng rất rộng r ãi, có hai lo ại thiết bị thường gặp trong mạng truyền thông ProfiBus được phân biệt l à thiết bị chủ (Master) và thiết bị tớ (Slave). 

Thiết bị chủ (Master) có khả năng kiểm soát truyền thông tr ên Bus, một trạm chủ có thể gửi thông tin khi nó giữ quyền truy nhập Bus. Trạm chủ c òn được gọi là tr ạm tích cực.



Thiết bị tớ (Slave) là các thiết bị trường vào ra phân tán, c ảm biến và cơ cấu chấp hành. Chúng không được quyền truy nhập Bus mà chỉ được phép xác nhận hoặc trả lời thông tin nhận được từ trạm chủ khi được y êu cầu. Một tr ạm tớ còn được gọi là tr ạm thụ động. Một trạm tớ thực hiện ít dịch vụ hơn, tức l à x ử lý giao thức đơn giản hơn so với trạm chủ.

1.2.1 Đặc Tính Cơ Bản Truyền dữ liệu tốc độ cao không phải là điều kiện đủ cho sử dụng th ành công một hệ thống Bus. Để thỏa m ãn các yêu c ầu của người d ùng thì các ch ức năng như

điều khiển đơn giản, khả năng chuẩn đoán tốt v à k ỹ thuật truyền chống nhiễu cần được đáp ứng. Các chức năng chuẩn đoán mở rộng của DP cho phép t ìm ra vị trí lỗi nhanh chóng, các thông s ố chuẩn đoán được truyền tr ên Bus và tập trung tại Master, các thông số

này được chia làm 3 cấp: 

Chuẩn đoán các trạm li ên quan.



Chuẩn đoán các modul li ên quan.



Chuẩn đoán các k ênh liên quan.


11

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần 1.2.2 Cấu H ình Hệ Thống Và Dạng Thiết Bị


DP cho phép s ử dụng cấu hình một trạm chủ (Monomaster) hoặc nhiều trạm chủ (Multimaster) với số trạm tối đa trong một đoạn mạng l à 126 tr ạm. Trong cấu hình nhiều chủ, tất cả các trạm chủ đều có thể đọc dữ liệu đầu v ào/ra c ủa các trạm tớ

nhưng chỉ duy nhất một trạm chủ được quyền ghi dữ liệu đầu ra. Các quy định cho cấu h ình hệ thống bao gồm số lượng trạm, gán địa chỉ cho các I/O phân tán, đồng nhất dữ liệu I /O, dạng thông báo chuẩn đoán và thông s ố Bus sử dụng. Tùy theo ph ạm vi chức năng, kiểu dịch vụ thực hiện người ta phân biệt các dạng dịch vụ sau:  DP-Master cấp

1 (DPM1), đây là một bộ điều khiển trung tâm trao đổi thông

tin với các trạm phân tán (DP -Slave) theo một chu kỳ thông báo xác định. Các thiết bị điển h ình dạng này là các b ộ PLC, máy CNC hoặc điều khiển Robot.  DP-Master cấp

2 (DPM2), các thiết bị thuộc dạng n ày là các thi ết bị lập

trình, thiết bị cấu h ình hoặc thiết bị chuẩn đoán. Các thiết bị n ày được sử dụng trong quá tr ình khởi động để tạo ra cấu h ình cho hệ thống DP.  DP-Slave,

một DP-Slave là một thiết bị I/O (Sensor -Actuator) đọc vào các

thông tin t ừ Input hoặc đưa ra thông tin ng õ ra tới quá tr ình xử lý. Lượng thông tin ngõ vào ho ặc ngõ ra phụ thuộc vào thiết bị. H ệ thống Mono-Master , cấu h ình

hệ thống này chỉ có duy nhất một Master v à là

hệ thống có thời gian chu kỳ ngắn nhất.


12



Hình 1.4 C ấu hình mạng ProfiBus-DP Mono-Master. H ệ thống Multi -Master

hệ thống này có nhi ều Master, chẳng hạn như các thiết bị cấu h ình, các thi ết bị chuẩn đoán hoặc một số hệ thống con (subsystem) phụ thuộc lẫn nhau tr ên một Bus.

Hình 1.5 Cấu hình mạng ProfiBus-DP Multi-Master . Việc đặt cấu h ình hệ thống được thực hiện bằng phần mềm, thông thường một công c ụ cấu hình cho phép người sử dụng bổ sung v à tham số hóa nhiều loại thiết bị của c ùng một nhà sản xuất một cách tương đối đơn giản bởi các thông tin tính

năng cần thiết của các thiết bị này đ ã được đưa vào cơ sở dữ liệu của công cụ cấu hình. www.bientan.hnsv.com

13

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần 1.2.3 Cấu trúc mạng (TOPOLOGY)


Topology là c ấu trúc liên k ết của một mạng hay nói cách khác chính l à tổng hợp của các liên k ết. Topology có thể hiểu là cách s ắp xếp, tổ chức về mặt vật lý của mạng nhưng cũng có thể là cách s ắp xếp logic của các nút mạng, cách tổ chức logic các mối liên k ết giữa các nút mạng. Có thể phân biệt các dạng cấu trúc cơ bản l à Bus, mạch vòng tích c ực và hình sao. Một số cấu trúc phức tạp hơn như cấu trúc cây đều có thể xây dựng trên cơ sở phối hợp ba cấu trúc cơ sở này. Trong công nghi ệp người ta phân cấu trú c mạng Profibus ra làm nhiều dạng cấu trúc theo cách s ắp xếp các thiết bị tr ên một Bus, gồm các cấu trúc như sau: 

Cấu trúc Bus.



Cấu trúc mạch vòng tích c ực.



Cấu trúc hình sao.



Cấu trúc cây.

a, Cấu Trúc Bus Trong cấu trúc này, tất cả các th ành viên trong m ạng đều được nối trực tiếp với một đường dẫn chung. Đặc điểm cơ bản của cấu trúc Bus l à việc sử dụng chung một đường dẫn làm cho tiết kiệm được giá th ành và công l ắp đặt. Có ba loại cấu hình kiểu Bus là Daisy-chain, Trunk-line/Drop-line và m ạch vòng không tích c ực. Với cấu hình dạng Daisy-chain, mỗi trạm được nối trực tiếp với nhau tại giao điểm của hai đoạn dây dẫn, không qua một đoạn nối phụ n ào:

Hình 1.6 Kiểu Daisy-chain.


14

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Còn trong c ấu hình Trunk-line/Drop-line mỗi trạm được nối với nhau qua một

đường nhánh (drop- line) để qua đường trục (Trunk -line):

Hình 1.7 Kiểu Trunk -line/Drop-line. Và mạch vòng không tích c ực là một cấu hình mà đường truyền liên k ết giữa các thiết bị trong mạch được khép kín:

Hình 1.8 Kiểu mạch vòng không tích c ực.

Ưu điểm của loại cấu trúc Bus l à tiết kiệm được dây dẫn, lắp đặt thi công đơn giản, dễ thực hiện,…. V ì vậy, cấu trúc Bus được sử dụng rộng r ãi trong mạng công nghiệp. Nguyên tắc truyền thông là tại một thời điểm nhất định chỉ có một th ành viên trong mạng được gửi tín hiệu, còn các thành viên khác ch ỉ có quyền nhận. Bên cạnh những ưu điểm tr ên cấu trúc Bus có những nhược điểm khi sử dụng

chung đường truyền là: 

Phải phân chia thời gian sử dụng Bus hợp lý.


15

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần  Một tín hiệu gửi đi có thể đến nhiều trạm khác nhau không kiểm soát được nên cần phải gán địa chỉ cho từng trạm cụ thể. 

Số trạm trong một đoạn mạng bị hạn chế, muốn mở rộng mạng phải d ùng thêm các b ộ lặp.



Việc sử dụng hai trở đầu cuối thường l àm cho t ải của hệ thống tăng l ên.



Trong trường hợp đường dẫn bị đứt hoặc do ngắ n mạch trong phần kết nối Bus của một trạm bị hỏng đều dẫn đến ngừng hoạt động của cả hệ thống. Việc định vị lỗi gặp nhiều khó khăn.

b, Cấu Trúc Mạch V òng Tích Cực Cấu trúc mạch vòng tích c ực là cấu trúc mà các tr ạm trong c ùng một mạng được nối tuần tự từ điểm này đến điểm kia tạo th ành một mạch vòng khép kín gi ữa các tr ạm.

Điều đó làm cho mỗi thành viên trong m ạng đều tham gia tích cực việc kiểm soát dòng tín hi ệu trên đường truyền. Trong cấu trúc n ày, mỗi trạm được nhận tín hiệu truyền từ trạm trước nó v à chuyển sang một trạm kế sau nó. Quá tr ình truyền tín hiệu theo một chiều cứ tiếp tục cho đến khi tín hiệu được truyền quay về trạm gửi

ban đầu, khi đó tín hiệu sẽ bị hủy bỏ. Cấu trúc mạch v òng tích c ực được chia l àm hai dạng: 

Dạng mạch vòng có điều khiển trung tâm, một trạm chủ sẽ kiểm soát việc truy nhập đường dẫn của mạng :

Hình 1.9 Mạch vòng tích c ực có điều khiển trung tâm.


16

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần  Dạng mạch v òng không có điều khiển trung tâm, các trạm đều b ình đẳng như nhau trong vi ệc gửi và nhận dữ liệu. Việc kiểm soát đường dẫn do các trạm tự đảm nhận và phân chia:

Hình 1.10 M ạch vòng tích c ực không có điều khiển trung tâm.

Ưu điểm của cấu trúc n ày là mỗi một nút mạng là một bộ khuếch đại, nên khi thiết kế mạng theo kiểu cấu trúc v òng có thể thực hiện với khoảng cách v à s ố trạm lớn. Mỗi trạm có thể vừa nhận v à phát tín hi ệu cùng một lúc. Việc li ên k ết điểm-

điểm đáp ứng được yêu cầu sử dụng các phương tiện truyền tin hiện đại như cáp quang, tia h ồng ngoại,… để truyền dữ liệu. Các kiểu li ên k ết mạch vòng tích c ực thì việc gán địa chỉ cho các th ành viên trong m ạng có thể được thực hiện bởi một máy chủ một cách tự động, căn cứ v ào thứ tự sắp xếp vật lý của các trạm trong mạch vòng. Một ưu điểm khác của cấu trúc mạch v òng là khả năng xác định vị trí xảy ra sự cố và cô lập vị trí đó để các trạm khác vẫn l àm việc b ình thường bằng một dây dự phòng trong mạng. Giả sử, một dây chính liên k ết giữa các trạm bị đứt th ì các tr ạm lân cận với điểm xảy ra sự cố sẽ tự phát hiện lỗi đường dây rồi tự động chuyển qua đường dây phụ và tín hiệu được đi vòng qua đường dây phụ:


17



Hình 1.11 S ự cố đứt dây giữa hai trạm.

Trong trường hợp khác, khi một trạm bị hỏng th ì hai tr ạm lân cận sẽ bị nối tắt:

Hình 1.12 Nối tắt hai trạm lân cận của trạm bị sự cố. Khả năng xử lý lỗi như trên là nhờ vào một thiết bị gọi là thiết bị chuyển mạch (by-pass) tự động, khi bị sự cố th ì bộ chuyển mạch tự động phát hiện và ngắn mạch bỏ qua thiết bị được nối qua nó:

Hình 1.13 S ử dụng bộ chuyển mạch khi thiết bị l àm việc bình thường và lúc sự cố

c, Cấu Trúc H ình Sao www.bientan.hnsv.com

18

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Cấu trúc hình sao là s ử dụng một trạm trung tâm l àm nhiệm vụ truyền thông cho cả mạng, các trạm khác được nối gián tiếp với nhau qua trạm trung tâm. V ì vậy, tr ạm trung tâm có thể l à một trạm chủ tích cực nếu nó kiểm soát to àn b ộ truyền thông c ủa mạng hoặc chỉ là một bộ chuyển mạch thông thường. Sử dụng cấu trúc h ình sao có nh ược điểm lớn, đó l à khi tr ạm trung tâm bị sự cố thì các thiết bị được nối với nó sẽ không hoạt động truyền thông được. Chính v ì thế mà khi s ử dụng cấu trúc h ình sao thì tr ạm trung tâm phải có độ tin cậy rất cao.

Hình 1.14 C ấu trúc hình sao Một nhược điểm nữa của cấu trúc h ình sao là t ốn dây dẫn nếu khoảng cách các tr ạm trong mạng nhỏ hơn khoảng cách từ chúng tới trạm trung tâm. Tuy nhi ên, vấn

đề này có thể được khắc phục bằng phương pháp áp dụng kỹ thuật chuyển mạch trong mạng. Trong nhiều trường hợp một mạng cấu trúc h ình sao về mặt vật lý lại có cấu trúc logic như một hệ Bus bởi các trạm có thể tự do li ên lạc như không có sự tồn tại của trạm trung tâm.

d, Cấu Trúc Cây Cấu tr úc cây không ph ải là cấu trúc cơ bản m à thực chất là sự liên k ết của các mạng con có cấu trúc Bus, h ình sao, mạch vòng,…. Cấu trúc cây là quá trình phân

chia đường trục ra các đường nhánh bằng cách sử dụng các bộ nối tích cực hoặc có thể tăng số trạm cũng như phạm vi của mạng đồng nhất bằng các bộ lặp. Trường


19

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần hợp các mạng con khác loại th ì phải d ùng các b ộ liên k ết khác như: Bridge, Router, Gateway,…:

Hình 1.15 Mô hình c ấu trúc cây Vì thế cấu trúc h ình cây là s ự phân cấp đường dẫn.

1.2.4 Truy nhập BUS Trong một mạng có cấu trúc, các th ành viên ph ải chia nhau sử dụng đường truyền. Để tránh sự xung đột về tín hiệu gây ra sai lệch về thông tin, ở mỗi thời

điểm tr ên một đường dẫn chỉ duy nhất một tín hiệu được phép truyền đi. V ì vậy, mạch phải điều khiển sao cho tại một thời điểm nhất định th ì chỉ có một thành viên trong mạng được gửi thông tin, c òn số lượng thành viên nhận thông tin trong mạng thì không hạn chế. Một trong những vấn đề quan trọng hàng đầu ảnh hưởng đến chất lượng của mỗi hệ thống Bus là phương pháp phân chia th ời gian gửi thông tin

trên đường dẫn hay c òn gọi là phương pháp truy nhập Bus. Trong mạng truyền thông công nghiệp, các hệ thống có cấu trúc dạng Bus hay các hệ thống Bus có vai tr ò quan tr ọng nhất do đảm bảo được những lý do: 

Lắp đặt dễ d àng.



Chi phí dây d ẫn thấp.



Làm việc linh hoạt.



Khoảng cách truyền vừa v à nhỏ.


20

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Đối với một số cấu trúc khác dạng Bus, xung đột tín hiệu vẫn có thể xảy ra, tuy không hiển nhiên như ở hệ thống Bus. Như với cấu trúc mạch v òng, mỗi trạm không phải bao giờ cũng có k hả năng khống chế ho àn toàn tín hi ệu đi qua nó. Hay

ở cấu trúc hình sao có th ể trạm trung tâm không có vai tr ò ch ủ động mà ch ỉ là một bộ phận chia tín hiệu n ên khả năng xung đột tín hiệu là không thể tránh khỏi. V ì thế, trong các hệ thống này ta vẫn cần mộ t biện pháp phân chia quyền truy nhập, tuy có thể đơn giản hơn so với cấu trúc Bus.

Phương pháp truy nhập Bus là một trong những vấn đề cơ bản đối với các hệ thống Bus, bởi mỗi phương pháp có những ảnh hưởng khác nhau tới các tính năng k ỹ thuật của hệ thốn g. Những yêu cầu cụ thể đối với một phương pháp truy nhập

Bus là độ tin cậy, tính năng thời gian thực v à hiệu suất sử dụng đường truyền. Đa số các hệ thống Bus được sử dụng trong lĩnh vực tự động hóa l àm việc theo chu k ỳ. Chỉ có một số hoạt động xảy ra bất thường như thông tin cảnh báo, dữ liệu tham số,…, còn phần lớn các dữ liệu được trao đổi định kỳ theo chu kỳ tuần ho àn của Bus. Với chu kỳ Bus l à khoảng thời gian tối thiểu mà sau đó các hoạt động truyền thông chính lặp lại như cũ. Trong điều khiển tự độ ng, chu k ỳ quét là cơ sở cho việc chọn chu kỳ lấy mẫu tín hiệu đo hoặc chu kỳ v òng quét cho các PLC đóng vai trò tr ạm chủ. Các yêu c ầu

về điều khiển truy cập Bus , có hai yêu c ầu quan trọng cần chú ý

đến là đối với truyền thông giữa các bộ PLC có c ùng tr ạng thái (Master) ph ải đảm bảo rằng mỗi một trạm phải có đủ thời gian để thực hiện xong nhiệm vụ truyền

thông và đối với sự truyền thông trao đổi dữ liệu theo chu kỳ giữa Master v à Slave có càng ít yêu c ầu càng tốt. Có thể phân loại cách truy nhập Bus theo cá c cấp sau:


21



Hình 1.16 Phân lo ại các phương pháp truy nhập Bus

a, Phương Pháp Tiền Định Với phương pháp này, tr ình tự truy nhập Bus được quy định r õ ràng. Quá trình truy nhập Bus được kiểm soát theo cách tập trung ở trạm chủ (phương pháp Master/Slave), the o quy định trước về thời gian (phương pháp TDMA) hoặc phân tán bởi các thành viên (Phương pháp Token Passing). Nếu mỗi hoạt động truyền

thông được hạn chế bởi một khoảng thời gian hoặc độ d ài dữ liệu nhất định th ì thời gian đáp ứng tối đa cũng như chu kỳ B us có thể tính toán được. Các hệ thống n ày vì thế được gọi là có khả năng thời gian thực.

b, Phương Pháp Ngẫu Nhiên Ngược lại, trong các phương pháp ngẫu nhiên trình t ự truy nhập Bus không được quy định chặt chẽ trước mà để xảy ra ho àn toàn theo nhu c ầu của các tr ạm. Mỗi thành viên trong m ạng đều có thể thử truy nhập Bus để gửi thông tin đi bất kỳ lúc nào.

Để loại trừ tác hại của việc xung đột dữ liệu gây n ên ta có thể sử dụng các phương pháp phổ biến nhận biết xung đột (CSMA/CD) hoặc tránh xung đột (CSMA/C A). Nguyên t ắc hoạt động của các phương pháp này

là khi có xung đột tín hiệu xảy

ra thì ít nh ất một trạm phải ngưng gửi v à chờ một khoảng thời gian nào đó trước khi thử lại, mặc d ù khả năng thành công k ể cả lúc n ày cũng không được đảm bảo. 22 www.bientan.hnsv.com

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Người ta thường xem các hệ thống sử dụng phương pháp này không có khả năng thời gian thực. Tuy nhiên, tùy theo l ĩnh vực ứng dụng cụ thể mà tính năng thời gian thực của một hệ thống được đánh giá khác nhau.

c, Phương Pháp Master/Slave Theo phương pháp này một trạm chủ (M aster) có trách nhi ệm chủ động phân chia quyền truy nhập Bus cho các trạm tớ (Slave), các trạm tớ đóng vai tr ò thụ

động, chỉ có quyền truy nhập Bus v à gửi thông tin đi khi có y êu c ầu. Trạm chủ có thể dùng phương pháp hỏi tuần tự theo chu kỳ để kiểm soát to àn bộ hoạt động giao tiếp của cả hệ thống. Nhờ vậy các trạm tớ có thể gửi các dữ liệu thu thập từ quá trình k ỹ thuật tới trạm chủ, cũng như nhận các thông tin điều khiển từ trạm chủ. Trong một số hệ thống, thậm chí các trạm tớ không có quyền giao tiếp với nhau, mà bất cứ dữ liệu cần trao đổi n ào c ũng phải qua trạm chủ. Nếu hoạt động giao tiếp diễn ra theo chu kỳ, trạm chủ sẽ có trách nhiệm y êu c ầu dữ liệu từ trạm tớ cần gửi và chuyển tới trạm tớ cần nhận. Trường hợp một trạm tớ cần trao đổi dữ liệu bất

thườ ng v ới một trạm khác th ì ph ải thông báo yêu c ầu của mình khi được trạm chủ hỏi đến và sau đó chờ được đáp ứng.

Hình 1.17 Phương pháp truy nhập Master/Slave Trình tự được hỏi của các trạm tớ có thể do người sử dụng quy định trước bằng các công c ụ tạo lập cấu h ình. Trong tr ường hợp chỉ có một trạm duy nhất, thời gian


23

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần để trạm chủ kết thúc việc hỏi tuần tự một v òng c ũng chính là thời gian tối thiểu của chu k ỳ Bus, mà chu k ỳ Bus ta có thể tính toán được một cách chính xác. Đây l à một yếu tố thể hiện tính thời gian thực của hệ thống.

Ưu điểm của phương pháp Master/Slave là việc kết nối các trạm tớ đơn giản, đỡ tốn kém, toàn bộ các chức năng xử lý đều tập trung ở trạm chủ. Ta cũng có thể tích hợp thêm một số chức năng xử lý khác cho mạng, m à không mấy khó khăn do thiết bị chủ thường là một thiết bị điều khiển.

Nhược điểm của phương pháp này là hiệu suất trao đổi thông tin giữa các trạm tớ không cao do phải đi qua khâu trung gian l à tr ạm chủ nên hiệu suất sử dụng

đường truyền cũng giảm theo. Để cải thiện nhược điểm này là cho phép các tr ạm tớ trao đổi dữ liệu trực tiếp trong một khả năng kiểm soát được. Ví d ụ, tr ạm

tớ hai muốn chuyển dữ liệu về trạm tớ một trong khi trạm tớ hai lại

được trạm chủ hỏi sau trạm tớ một. Sau khi trạm chủ y êu c ầu trạm tớ một nhận dữ liệu và tr ạm tớ hai gửi dữ liệu th ì tr ạm tớ hai gửi trực tiếp đến trạm tớ một. Sau khi tr ạm tớ một nhận được thông báo kết thúc từ trạm tớ hai th ì tr ạm tớ một gửi thông

báo đã nhận xong dữ liệu ngược về trạm chủ:

Hình 1.18 Trao đổi dữ liệu trực tiếp giữa hai Slave


24

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần M ột nhược điểm nữa của phương pháp này là độ tin cậy của hệ thống truyền thông phụ thuộc vào một trạm chủ duy nhất, nên khi có s ự cố xảy ra tr ên tr ạm chủ thì hệ thống truyền thông bị tê liệt, cách khắc phục là sử dụng một trạm tớ có vai trò giám sát tr ạm chủ và có khả năng thay thế trạm chủ khi cần thiết.

d, Phương Pháp Token Passing Phương pháp Token Passing đảm bảo quyền chuyển giao quyền truy cập. Token Passing là một bức điện có cấu trúc đặc biệt để chuyển giao quyền gửi thông tin từ một Master này đến một Master tiếp theo. Một trạm được quyền truy cập Bus v à gửi thông tin đi chỉ trong thời gian nó giữ Token. Phương pháp Token Passing chỉ sử dụng ở ProfiBus giữa các Master với nhau. Sau khi không có nhu cầu gửi thông tin, tr ạm đang có Token sẽ chuyển quyền Token đến một trạm khác theo một tr ình tự nhất định. Nếu tr ình tự này đúng với tr ình tự sắp xếp vật lý trong một mạch v òng thì ta dùng khái ni ệm Token Ring, c òn nếu tr ình tự quy định chỉ có tính chất logic

như ở cấu tr úc Bus thì có Token Bus. Trong m ỗi trường hợp đều hình thành một mạch vòng logic.

a,Token Bus


25



b,Token Ring. Hình 1.19. Hai d ạng của phương pháp Token Passing. Một trạm đang giữ Token không những được quyền gửi thông tin đi m à còn có thể kiểm soát hoạt động của một số trạm khác. Các trạm không có Token cũng có khả năng tham gia giám sát. V ì vậy, Token Passing được xếp vào phương pháp kiểm soát phân tán. Các trạm có thể dự tính về thời gian sử dụng Token của m ình, từ đó thỏa thuận một chu kỳ Bus thích hợp để tất cả các trạm đều có quyền tham gia gửi thông tin và kiểm soát hoạt động truyền thông của mạng, bao gồm:  Giám sát Token

để đảm bảo quá tr ình truyền được chính xác, nếu Token bị

mất hoặc gia bội th ì phải thông báo để xóa các Token cũ v à tạo ra một Token mới.  Khởi

tạo Token, sau khi kh ởi động một trạm có trách nhiệm tạo một Token

mới, một trạm có sự cố phải được phát hiện v à tách ra khỏi tr ình tự được nhận Token.  Bổ

sung trạm mới, một trạm mới được kết nối mạng, một trạm cũ được thay

thế hoặc đưa trở lại sử dụng phải được bổ sung v ào mạch vòng logic để có quyền nhận Token.


26

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Ngoài ra, Token Passing c ũng có thể sử dụng kết hợp với phương pháp

Master/Slave, phương pháp này c òn được gọi là Multi-Master trong đó mỗi trạm chủ có quyền giữ Token v à có quyền truy nhập vào các tr ạm Slave:

Hình 1.20. Truy nhập Bus kết hợp Multi-Master


27



Chương 2. Mô hình t r ạm PLC điều khiển Biến tần 2.1 Tổng quan về biến tần Micromaster 420 v à cách thức giao tiếp với PLC qua PROFIBUS 2.1.1 Tổng quan về biến tần Micromaster 420 

Các đặc tính cơ bản của Micromaster 

Dễ dàng cài đặt, lập tr ình và s ử dụng



Chịu quá tải 200% trong 3s cho tới 150% trong 60s



Mô men khởi động lớn và điều chỉnh chính xác tốc độ motor bởi điều khiển véc tơ



Có thể kết hợp thêm với bộ lọc



Điều chỉnh d òng nhanh



Khoảng nhiệt độ hoạt động 0-50oC



Có sẵn các hàm điều khiển chuẩn P, I, D dùng cho điều chỉnh v òng kín (vòng ngoài) .



Có sẵn nguồn 15V, 50mA cấp cho các bộ biến đổi phản hồi.



Điều khiển từ xa qua đường truyền nối tiếp RS485 sử dụng giao thức USS với đặc tính điều khiển tới 31 bộ điều biến tần qua giao thức USS.



Các thông s ố được đặt từ khi sản xuất có thể đặt lại cho các thiết bị của châu Âu, Asian và bắc Mỹ.



Tần số ra có thể được điều khiển bởi - Tần số đặt sử dụng bàn phím - Tần số đặt sử dụng tín hiệu tương tự với độ phân giải cao (d òng hoặc áp) - Bộ phân áp mở rộng - đầu vào nhị phân


28

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần - Chức năng thay đổi tốc độ qua bộ phân áp - Giao diện nối tiếp 

Cài sẵn hãm một chiều với bộ hãm phức hợp đặc biệt



Cài sẵn phanh ngắt cho điện trở ngo ài



Tăng/giảm thời gian với chương tr ình san b ằng



Hai chương tr ình đầu ra rơ le (13 hàm)



Chương tr ình đầu ra tương tự (1 cho MMV, 2 Cho MDV)



Có thể chọn module Profibus DP hoặc CANbus



Tự động phân tích 2,4,6 hoặc 8 cực motor bởi phần mềm.



Tích hợp phần mềm điều khiển quạt làm mát



Có thể gắn cạnh nhau mà không c ần điều kiện về khoảng cách



Tích hợp một số thành phần bảo vệ như bảo vệ quá d òng, bảo vệ quá nhiệt, Bảo vệ cao, thấp áp...



Chỉ dẫn đấu dây 

Cần chắc chắn rằng mọi thiết bị trong tủ điện có chứa biến tần đều

được nối đất. Dây nối đất cần ngắn, dẫn điện tốt và dày. Điểm nối đất có thể là điềm trung tính của nguồn h ình Y. C ần chắc chắn rằng mọi thiết bị được nối với biến tần cũng được nối đất c ùng với biến tần hoặc nối vào điểm trung tính h ình Y. Dây đẫn dẹt thích hợp hơn v ì chúng có tr ở kháng thấp ở tần số cao. 

Điểm chung tính của động cơ được điều khiển bởi biến tần có thể được nối trực tiếp với điểm đất chung của biến tần(PE).



Sử dụng cáp có bọc tốt nếu có thể. Đối với dây không có bọc c àng ngắn càng tốt. Nên sử dụng dây cáp có dây bảo vệ khi nối vào đầu

điều khiển.


29

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần  Các công t ắc tơ trong tủ điện cần được khử nhiễu. Với loại xoay chiều dùng R-C, với loại một chiều sử dụng điot. Việc n ày r ất quan trọng

đặc biệt với các công tắc tơ được điều khiển bởi rơle trong biến tần. 

Sử dụng cáp có vỏ chống nhiễu hoặc vỏ bọc kim loại cho dấu nối với

động cơ và 2 đầu của dây dẫn cần được nối đất 

Nếu biến tần sử dụng trong môi trường có nhiều nhiều điện từ bộ lọc cần được sử dụng để giảm nhiễu và tăng sự điều khiển từ biến tần.



Hoạt động với nguồn không tiếp đất. Micro Master được thiết kế hoạt động có sử dụng dây đất . Thiết bị đầu ra có

thể không tiếp đất, tuy nhi ên không nên s ử dụng như vậy. khi đó chúng ta phải chú ý một số vấn đề sau: 

Sử dụng đường dây có tr ở kháng phù hợp và điện áp đỉnh nhỏ nhất.

điện áp nguồn lớn nhất l à 500V 

Thiết bị sẽ tắt với lỗi quá d òng nếu một hoặc vài đầu ra có biểu hiện chạm đất.





Chỉ sử dụng được cho các thiết bị không có bộ lọc



Tần số vòng xung điều khiển tối đa 2KHz

Sử dụng sau m ột thời gian cất giữ 

Thời gian cất giữ dưới 1 năm

Không có điều kiện đặc biệt 

Thời gian cất giữ 1 đến 2 năm

Cấp nguồn vào biến tần khoảng 1 h trước khi sử dụng lệnh chạy 

Thời gian cất giữ 2 đến 3 năm


30

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Cấp nguồn xoay chiều 25%định mức trong khoảng 30’, 50% trong 30’ tiếp theo, 75%trong 30’ tiếp v à 100% trong 30’.T ổng thời gian là 2h trước khi cho chạy biến tần. 

3 năm trở lên.

Cấp nguồn như bước tr ên tuy nhiên th ời gian là 2h cho mỗi bước. Tổng thời gian khoảng 8h. 

Khi sử dụng dây cáp dài.

Chiều d ài dây cáp s ử dụng phụ thuộc vào loại cáp, tần số l àm việc, dải công suất v à dải điện áp.Trong một số trường hợp có thể d ài tới 200m mà không có điều kiện g ì

đặc biệt


31

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần  Một số tham số cơ bản


Tần số đầu vào

47Hz-63Hz

Tỉ số nguồn vào

> 0.7

Tần số đầu ra

0Hz- 650Hz

Độ phân giải

0.01Hz

Đặc tính quá tải

200% trong 3s và 150% trong 60s

Chế độ bảo vệ

Quá áp, thấp áp, quá nhiệt

Các chế độ bảo vệ thêm

Ngắn mạch, chạm đất, không tải(hở mạch)

Đầu vào tương tự/ PID

Đơn cực :0-10V hoặc 2-10V( nên dùng bi ến trở 4,7K) 0-20mA hoặc 4-20mA

Lưỡng cực : -10 - +10V Độ phân giải đầu vào 10 bít tương tự Đầu ra tương tự

0-20mA/4-20mA, độ ổn định 5%

Độ ổn định điểm đặt

Tương tự <1% Số < 0.02%

Giám sát nhiệt motor

đầu vào PTC

Đầu ra điều khiển

2 rơ le 230V AC/ 0.8A, 30V DC/2A

Giao tiếp

RS485

Nhiệt độ hoạt động

0-50oC

Nhiệt độ chịu đựng

-40-70 oC

Sử dụng ở độ cao

<1000m

Hiệu suất

97%

Độ ẩm

95%


32

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần  Các chế độ điều khiển động cơ


Đối với biến tầ n do Siemen chế tạo động cơ Không đồng bộ 3 pha có thể được điều khiển theo 1 trong 4 chế độ sau:  Tuyến

tính V/f: S ử dụng khi điều khiển song song nhiều động cơ. tắt cả các

động cơ phải được cài đặt rơ le báo quá tải về nhiệt nếu đồng thời 2 hay nhiều động cơ được nối với 1 biến tần.  Bình phương  FCC: (Flux

V/f: Sử dụng tốt khi các tải dạng bơm hay quạt gió

current control) : Ch ế độ này dễ dàng cài đặt, cho đặc tính tốt

nhất  SVC :(sensorless

vector control) S ử dụng tính toán toán học ngay trong bản

thân động cơ bao gồm tính toán d òng điện, tính vị trí v à tốc độ của rotor v ì vậy nó tối ưu cho tốc độ v à tần số của động cơ tuy nhiên nó khó cài đặt để

được đặc tính cơ tốt nhất.

Hình 2.1 Sơ đồ phản hồi Mặc dù không có ph ản hồi tốc độ và v ị trí, hệ thống điều k hiển vẫn là vòng kín b ởi vì nó so sánh nh ững đặc tính kỹ thuật của động cơ với đặc tính y êu c ầu. Do vậy hệ thống cần được đặt tham số cẩn thận để được đặc tính tốt nhất.


33

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần  Những đặc tính cơ bản của biến tần -


Đặt được thời gian tăng tốc khi khởi động động cơ v à thời gian giảm tốc khi dừng động cơ (tới 650s)

-

Hiển thị được các tham số: Tần số đầu ra, Tần số đặt, điện áp đầu

ra, Điện áp 1 chiều sau chỉnh lưu, d òng động cơ, momen quay, tốc độ động cơ, trạng thái đường truyền nối tiếp. -

lựa chọn phương pháp điều khiển

Tương tự, Số(điều khiển trực tiếp từ panel hoặc qua đầu v ào số

Điều khiển xa thông qua Bus nối tiếp - Lựa chọn chế độ điều khiển ( đường cong U/f, SVC, FCC ) - Nhân tỉ lệ các tham số có thể hiển thị - Điều khiển dừng động cơ đúng vị trí (không phụ thuộc v ào t ốc độ

động cơ trước khi dừng) - Đầu ra rơle dùng để đóng cắt các thiết bị bảo vệ, Phối hợp điều khiển hay đóng cắt thiết bị phanh ngo ài. - Đặt thời gian đóng mở phanh ngo ài - Đặt tỉ số cảnh báo quá nhiệt hay quá dòng động cơ - Đặt tần số xung - Đặt tham số cho đường truyền nối tiếp (Tốc độ baud, time out, module..) - Cho phép ch ế độ đảo chiều hay không có đảo chiều động cơ - Có chế độ cảnh báo lỗi - Có chế độ báo lỗi (lưu trữ được 4 trạng thái lỗi gần nhất) - Tự động nhận dạng điện trở Rotor - Đặt thời gian trích mẫu cho tín hiệu phản hồi - Có thể nhân tỉ lệ tín hiệu phản hồi


34

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần - Đặt giới hạn tần số


- Đặt tham số điều khiển P, I, D - Có thể tự động đặt lại tham số mặc định của nh à sản xuất - Có chế độ dùng điện trở hãm ngoài - Có thể tự reset khi đ ã sửa lỗi 

Đấu nối biến tần 

Các đầu nối mạch lực

Có thể tiếp cận với các đầu nối nguồn điện vào và các đầu nối của động cơ bằng cách tháo các ph ần vỏ

máy phía trước

Hình 2.2. Tháo ph ần mặt trước vỏ máy


35

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Hình 2.3 Các đầu mạch lực



36



Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý c ủa bộ biến tần


37



Hình 2.5 Các đầu vào tương tự v à số 

Các bước sử dụng biến tần 1. Cài đặt

Lăp đặt biến tần theo đúng những ti êu chuẩn vật lý. 2. Đi dây Nối các dây cấp nguồn vào biến tần và dây nối với động cơ . Nên sử dụng cáp 3 dây cho biến tần 1 pha v à cáp 4 dây có b ảo vệ cho đấu nối động cơ.

Dây cáp nên để cách xa nhau. 3. Bật nguồn. Kiểm tra 2 bước trên sau đó cấp nguồn. Kiểm tra màn hình tr ạng thái. Kiểm tr a các lỗi đã xuất hiện Khi mọi thứ b ình thường màn hình s ẽ chỉ định trạng thái sẵn s àng hoạt động. Nếu có lỗi màn hình ch ỉ thị mã lỗi. 4. Đặt thông số Sử dụng các phím chức năng trên bàn phím để đặt tham số.


38

Đề tài: Mô hình tr ạm ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Đặt các tham số cần thiết theo hướng dẫn dẫ n


5. Kiểm tra chế độ chạy

ấn nút kiểm tra để theo d õi động cơ 6. Đặt tham số hoạt động 2.1.2 cách thức giao tiếp với PLC qua PROFIBUS

Hình 2.6 Cấu trúc bức điện PKW : chứa giá trị tham số PZD : chứa từ điều khiển v à từ trạng thái PKE : chứa yêu cầu IND : chứa tham số PWE : giá tr ị yêu cầu STW : chứa từ điều khiển ZSW : chứa từ trạng thái HSW : chứa điểm đặt tần số HIW : giá tr ị thực tế

Đối với Micro master 420 chỉ hỗ trợ loại bức điện PPO1 và PPO3

Vùng dữ liệu tham số PKW


39

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Vùng này có độ dài 4 từ được dùng để đọc hoặc viết các tham số tới biến tần trực tiếp từ máy tính thay v ì phải thay đổi các tham số bằng cách bấm trực tiếp tr ên bàn phím của biến tần Tham số PKE có độ dài là 1 từ

Bít 0 tới bít 10 chứa số của tham số

Bít 11 không được sử dụng Từ bít 12 tới bít 15 được dùng để y êu cầu để đọc hay viết tham số tới biến tần (tham khảo bảng 2.1) Trong bức điện gửi tới biến tần AK=0 là không có yêu c ầu

AK=1 là đọc tham số AK=2 là viết tham số có độ d ài là 1 từ AK=3 là viết tham số có độ d ài là 2 từ Bảng 2.1. ý nghĩa của ham số AK trong bức điện gửi đi AK

Ý ngh ĩa

0

Không có yêu c ầu

1

Đọc tham số

2

Viết tham số có độ d ài 1 t ừ

3

Viết tham số có độ d ài 2 t ừ

4

Yêu cầu mô tả ý nghĩa

6

Yêu cầu đọc giá trị tham số l à 1 mảng

7

Viết tham số ở dạng mảng có độ d ài là 1 t ừ

8

Viết tham số ở dạng mảng có độ d ài 2 từ


40

Đề tài: Mô hình tr ạm ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần 9 Yêu cầu số lượng mảng thực hiện


11

Viết tham số ở dạng mảng có độ dài là 1 t ừ và lưu vào EEPROM2

12

Viết tham số ở dạng mảng có độ d ài là 2 t ừ và lưu vào EEPROM2

13

Viết tham số ở dạng mảng có độ d ài là 1 t ừ và lưu vào EEPROM

14

Viết tham số ở dạng mảng có độ d ài là 1 t ừ và lưu vào EEPROM

Trong bức điện trả lời nếu AK=0 là không tr ả lời AK=1 là tham số cần đọc có độ d ài là 1 t ừ AK=2 là tham số cần đọc có độ d ài là 2 t ừ AK=7 là không th ể thực hiện được y êu c ầu (lỗi tham số như tham số chỉ được

phép đọc học tham số không tồn tồ n tại) Bảng 2.2 Ý ngh ĩa của tham số AK trong bức điện tr ả lời AK

Ý ngh ĩa

0

Không tr ả lời

1

Chuyển giá trị tham số có độ d ài 1 từ

2

Chuyển giá trị tham số có độ d ài 2 từ

3

Chuyển phần tử mô tả

4

Chuyển giá trị tham số ở dạng mảng có độ d ài 1 từ

5

Chuyển giá trị t ham số ở dạng mảng có độ d ài 2 từ

6

Chuyển số lượng mảng phần tử

7

Không thực hiện được y êu cầu

8

Không có tr ạng ạng thái điều khiển master cho giao diện PKW


41



Tham số IND Bảng 2.3 vùng địa chỉ mở rộng khi tham số lớn hơn 1999

Từ bít 8 tới bít 15 chứ a Index c ủa tham số Tham số PWE : có dộ d ài là 2 t ừ được sử dụng để chứa giá trị của tham số

Vùng dữ liệu quá trình PZD Vùng này có độ dài 2 từ để chứa từ điều khiển v à tần số đặt trong bức điện y êu cầu từ PLC tới biến tần hoặc chứa từ trạng thái v à và giá tr ị thực tế trong bức điện trả lời từ biến tần tới PLC Bảng 2.4 Từ điều khiển 1 Bít

Giá tr ị

0

0 OFF1 Biến tần hoạt động ở trạng thái OFF1, bằng 0 thì không cho phép 1 ON

Ý ngh a biến tần hoạt động ở chế độ OFF1 , bằng 1 thì cho phép


42

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần 1 0 OFF2 Biến tần hoạt động ở trạng thái OFF2,bằng 0 th ì không cho phép 1 ON 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

biến tần hoạt động ở chế độ OFF2, bằng 1 th ì cho phép

0 OFF3 Biến tần hoạt động ở trạng thái OFF3,bằng 0 th ì không cho phép 1 ON

biến tần hoạt động ở chế độ OFF3, bằng 1 th ì cho phép

0

Bít này dùng để điều khiển bật, tắt biến tần bằng 0 th ì t ắt, bằng 1

1

thì bật

0

Dùng để dừng nhanh biến tần, bằng 0 th ì dừng nhanh biến tần,

1

bằng 1 thì cho phép ho ạt động

0

Ramp hold, b ằng 0 thì bộ phát tốc độ ramp được giữ ở tần số hiện

1

tại của nó, bằng 1 cho phép hoạt động ở tốc độ ramp thông thường

0

Ramp inhibit, b ằng 0 tốc độ ramp 0.0Hz, bằng 1 tốc độ ramp

1

thông thường

0

Nhận biết lỗi, khi có sự chuyển tiếp từ 0 l ên 1 giữa 2 bítliên tiếp

1

thì bản tin sẽ bị xóa

0

Jog phải, bằng 0 t hì không s ử dụng nút jog phải, bằng 1 th ì sử

1

dụng nút jog phải

0

Jog phải, bằng 0 th ì không s ử dụng nút jog trái, bằng 1 th ì sử dụng

1

nút jog trái

0

Control valid, b ằng 0 thì không s ử dụng các bít điều, bằng 1 các

1

bít điều khiển được xác định

0

On right, b ằng 0 thì không s ử dụng nút on right, bằng 1 có sử

1

dụng các nút on right

0

On left, bằng 0 thì không s ử dụng nút on left, bằng 1 có sử dụng

1

các nút on left

13

Không s ử dụng

14

Không s ử dụng

15

Không s ử dụng


43



Bảng 2.5 Từ trạng thái Bít

Giá tr ị

Ý ngh a

0

0

initialised,bằng 0 là chưa sẵn s àng bật, bằng 1 là sẵn sàng bật

1 1 2 3

0

Ready, bằng 0 là biến tần chưa sẵn s àng ho ạt động, bằng 1 là bi ến

1

tần sẵn sàng hoạt động

0

Running, bằng 0 không sử dụng đầu ra của cảm b iến, bằng 1 là có

1

sử dụng đầu ra của cảm biến

0

Fault, 0 biến tần không có lỗi, bằng 1 l à biến tần có lỗi

1 0

OFF2 available, B ằng 0 sử dụng tráng thái OFF2, 1 không sử

1

dụng trạng thái OFF2

0

OFF3 available, B ằng 0 sử dụng tráng thái OFF3, 1 không s ử

1

dụng trạng thái OFF3

0

Switch on inhibit, b ằng 0 là không bật công tắt điều kiện hạn chế,

1

bằng 1 là bật công tắt điều kiện hạn chế

0

Cảnh báo, bằng 0 là không s ử dụng phương pháp cảnh báo, bằng

1

là có s ử dụng phương pháp cảnh báo

8

1

Không được sử dụng và thường đặt là 1

9

0

Chế độ điều khiển, bằng 0 là điều khiển bién tần tại chỗ, bằng 1 l à

1

điều khiển biến tần từ xa

0

Tần số đặt, bằng 0 l à tần số đầu ra của biến tần thấp hơn so với

1

yêu cầu điểm đặt,bằng 0 là t ần số đầu ra của b iến tần thấp hơn so

4 5 6 7

10

với yêu cầu điểm đặt 11

0

On right, b ằng 0 thì không s ử dụng nút on right, bằng 1 có sử


44

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần 1 dụng các nút on right


0

left, bằng 0 thì không s ử dụng nút on left, bằng 1 có sử dụng các

1

nút on left

13

0

Không s ử dụng, và thường dặt l à 0

14

0


15

0


12


45

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần 2.2 Cấu h ình cho Micromaster 420 và PLC 300 bằng Step 7 tiến h ành xây

dựng giao diện điều khiển giám bằng Wincc

Hình 2.7 Sơ đồ ghép nối PC-PLC-Biến tần


46

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Để có thể thực hiện việc truyền thông ta cần phải tiến h ành cấu hình cho tr ạm PLC 300 bằng cách sử dụng phần mềm Step 7 v à thực hiện các bức như sau : Mở Step 7 và khai báo 1 tr ạm với tên truyền thông PLC và biến tần

Sau đó nhấn OK khi đó ta sẽ được giao diện sau


47



Tiến hành chèn 1 tr ạm PLC 300 bằng cách click v ào insert→station→SIMATIC

300 station

Tương tự ta cũng lấy 1 trạm máy tính bằng cách insert→station→PG/PC


48



Lấy 1 mạng PROFISBUS bằng cách chọn insert →Subnet →PROFIBUS

Tiến hành khai báo c ấu hình phần cứng cho trạm PLC Chọn SIMATIC 300(1) →Hardware để khai báo cấu h ình Chọn SIMATIC 300 →RACK -300


49

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Slot 1 ch ọn modul nguồn PS (chọn PS 307 5A)


Slot 2 ch ọn CPU (chọn CPU 316 2 DP)

Khi đó sẽ xuất hiện cửa sổ sau :


50

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Chọn PROFIBUS(1) sau đó nhấn OK


Khi đó xuất hiện cửa sổ có nhánh profibus

Tiếp đó để PLC có thể nhận dạng được biến tần cần cài đặt file GSD bằng cách chọn Options→intall GSD file

Khi đó một cửa sổ xuất hiện y êu cầu lựa chọn đường dẫn tới file GSD sau đó chọn

select all →intall→ yes →OK→close www.bientan.hnsv.com

51



Khi đó file GSD đã được cài đặt ta tiến h ành cấu hình biến tần vào mạng profibus Bằng cách chọn PROFIBUS DP SIMOVERT MICROMASTER 4


52

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Khi đó một cửa sổ xuất hiện y êu cầu dặt địa chỉ cho biến tần ta c họn là 3 sau đó

OK

Khi đó ta được cửa sổ sau trong đó có biểu tượng cả biến tần được treo tr ên nhánh Profibus


53

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Trong truyền thông đối với Micromaster 420 có hại loại bức điện PPO3 ( gồm 2 từ PZD1 và PZD2) và PPO1 (gồm 6 từ bao gồm PKW, PZD1v à PZD2)

2.2.1 Cấu h ình theo b ức điện PPO3 Với loại bức điện n ày ta có th ể đọc các thông số từ biến tần hoặc viết các các giá trị tới biến tần Chọn bức điện bằng cách click l ên biểu tượng 0PKW, 2PZD (PPO3)

Thực hiện tương tự các bước như trên đối với biến tần thứ 2 c họn địa chỉ PROFIBUS là 4


54

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Khi đó ta đ ã cấu hình song cho 2 bi ến tần

Nhấn lên biểu


tượng để lưu cấu hình đã lựa chọn

Chọn station→ exit để thoát khỏi màn hình c ấu hình

Tiến hành cấu hình để điều khiển từ máy tính bằng cách kích chuột phải l ên biểu

tượng PG/PC→ Object properties Mục interface chọn NEW


55



MIP →OK

OK


56



Mục Assignment chọn Assign→OK


57

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Kích đúp lên biểu tượng PROFIBUS(1) mở cửa sổ NetPro

Kéo cổng DP của tạm PLC 300 và đường MPI


58



Sau đó kích lên biểu tượng tr ên thanh công c ụ để lưu lại một cử sổ xuất hiện chọn mục compile and check everything→OK

Sau đó chọn Network→exit để thoát khỏi cử a sổ NetPro

Quá trình c ấu h ình trên Step 7 hoàn thành Các tham s ố cần cài đặt cho biến tần để biến tần hoạt động theo bức điện PPO3 l à

P0918 = 3 địa chỉ dành cho truyền thông P0700 = 6 chọn nguồn lệnh CB trên đường truyền COM P1000 = 6 chọn giá trị đặt tần số P2041 = 1 P2040 = 1 P0719 = 0 P2013 = 0 không có PKW P2012 = 2 chọn 2 từ PZD1 và PZD2 www.bientan.hnsv.com

59

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần 2.2.2 Cấu h ình theo bức điện PPO1


Chọn bức điện bằng cách cli ck lên biểu tượng 4PKW, 2PZD (PPO1)

Thực hiện tương tự các bước như trên đối với biến tần thứ 2 chọn địa chỉ PROFIBUS là 4

Khi đó ta đ ã cấu hình song cho 2 bi ến tần theo bức điện PPO1


60


Nhấn lên biểu


tượng để lưu cấu hình đã lựa chọn

Chọn station→ exit để thoát khỏi màn hình c ấu hình


61

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Tiến hành cấu hình để điều khiển từ máy tính bằng cách kích chuột phải l ên biểu

tượng PG/PC→ Object properties Mục interface chọn NEW

MIP →OK

OK


62



Mục Assignment chọn Assign→OK


63

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Kích đúp lên biểu tượng PROFIBUS(1) mở cửa sổ NetPro

Kéo cổng DP của tạm PLC 300 và đường MPI


64



Sau đó kích lên biểu tượng tr ên thanh công c ụ để lưu lại một cử sổ xuất hiện chọn mục compile and check everything→OK

Sau đó chọn Network→exit để thoát khỏi cửa sổ NetPro

Quá trình c ấu hình trên Step 7 hoàn thành Các tham s ố cần cài đặt cho biến tần để biến tần hoạt động theo bức điện PPO3 l à

P0918 = 3 địa chỉ dành cho truyền thông P0700 = 6 chọn nguồn lệnh CB trên đường truyền COM P1000 = 6 chọn giá trị đặt tần số P2041 = 1 P2040 = 1 P0719 = 0 P2013 = 4 ( chọn PKW ) P2012 = 2 chọn 2 từ PZD1 và PZD2 www.bientan.hnsv.com

65

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Ví dụ 1: Giả sử cần đọc thông số P0700(lựa chọn nguồn lệnh) của biến tần ta cần gửi tới biến tần 1 bản tin có nội dung sau : AK = 1 yêu cầu đọc nội giá trị tham số PUN = 2BC (do tham s ố P0700 ở dạng mã dec c ần chuyển sang mã hex 700 dec = 2BC hex) Từ thứ 2 là IND gồm 2 bye, bye thứ nhất có giá trị là 00 do tham s ố nhỏ hơn 1999

Index =0 do đó IND = 0000 Từ thứ 3 PWE1 và từ thứ 4 là PWE2 phải được thiết lập l à không

Như vậy bản tin từ PROFIBUS => MM4 sẽ có nội dung Từ thứ nhất (PKE): 12BC Từ thứ 2 (IND): 0000 Từ thứ 3 (PWE1): 0000 Từ thứ 4 (PWE2): 0000 Bản tin trả lời từ MM4 => PROFIBUS Từ thứ nhất (PKE): 12BC sẽ có nội dung Từ thứ 2 (IND): 0000 Từ thứ 3 (PWE1): 0000 Từ thứ 4 (PWE2): 0006

Điều đó có nghĩa là nguồn lệnh được lựa chọn là CB trên đường truyền COM

Ví dụ 2: đọc tham số P1082 ( tần số lớn nhất) AK = 1 yêu cầu đọc tham số PNU = 1082 dec = 43A hex

Do đó từ đầu tiên có giá tr ị 143A Vì index = 0 và tham s ố này nhỏ hơn 1999 nên từ t hứ 2 sx có giá trị 0000 Từ thứ 3 và 4 cần được thiết lập l à 0

Như vậy bản tin từ PROFIBUS => MM4 sẽ có nội dung Từ thứ nhất (PKE): 143A www.bientan.hnsv.com

66

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Từ thứ 2 (IND): 0000


Từ thứ 3 (PWE1): 0000 Từ thứ 4 (PWE2): 0000 Bản tin trả lời từ MM4 => PROFIBUS Từ thứ nhất (PKE): 243A sẽ có nội dung Từ thứ 2 (IND): 0000 Từ thứ 3 (PWE1): 4248 Từ thứ 4 (PWE2): 0000

Điều đó có nghĩa là nội dung bản tin trả lời có độ d ài là 2 t ừ có giá trị 4248 0000 Giá tr ị là số IEEE được chuyển sang số thực như sau Số IEEE gồm 32 bít Bít thứ 31 là bít d ấu 0 là dương 1 là âm Từ bít 23 tới 30 l à số mũ Từ bít số 0 tới bit 22 l à giá tr ị thập phân (4248 0000 hex ⇒ 50.0 dec)

VZ

(-1) ·1.M·2

Exp-127

0

2

132-127

= (-1) ·(1 + 9·(1/16) + 0·(1/16 ))·2


5

= 1·1.5625·2 = 50.0 67



Ví dụ 3: đọc tham số P2000 (tần số tham khảo) AK = 1 Do tham số này lớn hơn 1999 và nhỏ hơn 3999 nên từ thứ 2 IND = 0080 Vậy từ thứ nhất có giá trị 1000 PNU = (2000 - 2000) dec = 0 dec = 0 hex Từ thứ 3 và thứ 4 được đặt là 0

Như vậy bản tin từ PROFIBUS => MM4 sẽ có nội dung Từ thứ nhất (PKE): 1000 Từ thứ 2 (IND): 0080 Từ thứ 3 (PWE1): 0000 Từ thứ 4 (PWE2): 0000 Bản tin trả lời từ MM4 => PROFIBUS Từ thứ nhất (PKE): 2000 sẽ có nội dung Từ thứ 2 (IND): 0080 Từ thứ 3 (PWE1): 4248 Từ thứ 4 (PWE2): 0000

Điều đó có nghĩa là nội dung bản tin tr ả lời có độ dài là 2 t ừ có giá trị 4248 0000 Là 50Hz

Ví dụ 4: đọc tham số P2010 ( tốc độ baud USS trên đường truyền BOP ) AK = 1 PNU = 2010 – 2000 = 10 dec = A hex

Do đó từ thứ nhất có giá trị 100A Tham số này lớn hơn 1999 và nhỏ hơn 3999 và đọc index 1 nên IND =0180 Từ thứ 3 và từ thứ 4 phải được l à 0 www.bientan.hnsv.com

68

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Như vậy bản tin từ PROFIBUS => MM4 sẽ có nội dung Từ thứ nhất (PKE): 100A Từ thứ 2 (IND): 0180 Từ thứ 3 (PWE1): 0000 Từ thứ 4 (PWE2): 0000 Bản tin trả lời từ MM4 => PROFIBUS Từ thứ nhất (PKE): 100A sẽ có nội dung Từ thứ 2 (IND): 0180 Từ thứ 3 (PWE1): 0000 Từ thứ 4 (PWE2): 0006

Điều đó có nghĩa là nội dung bản tin trả lời có độ d ài là 1 từ có giá trị l à 6 tương ứng với tốc độ 9600 baud

Ví dụ 5: Thay đổi giá trị tham số P1082 ( tần số lớn nhất ) Để viết giá tr ị tới tham số ta cần phải biết được giá trị đó có độ d ài là 1 Word hay 1 double Word để xác định được giá trị cho tham số AK l à 2 hay là 3, trong trường hợp không biết giá trị đó có độ d ài là 1 Word hay 1 double Word thì ta nên g ửi 1 bản tin để đọc tham số đó trước để xác định độ d ài của tham số (tham khảo ví dụ 2)

Như vậy bản tin từ PROFIBUS => MM4 sẽ có nội dung Từ thứ nhất (PKE): 143A Từ thứ 2 (IND): 0000 Từ thứ 3 (PWE1): 0000 Từ thứ 4 (PWE2): 0000 Bản tin trả lời từ MM4 => PROFIBUS Từ thứ nhất (PKE): 243A sẽ có nội dung Từ thứ 2 (IND): 0000 www.bientan.hnsv.com

69

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Từ thứ 3 (PWE1): 4248


Từ thứ 4 (PWE2): 0000 Trong bản tin trả lời với AK = 2 do đó ta xác định được giá trị của tham số có độ dài là 1 double Word điều này có ngh ĩa là nếu ta thay đổi giá trị của tham số n ày thì trong bản tin gửi tới biến tần AK cần được đặt bằng 3 , giả sử ta chuyển giá trị tần số lớn nhất thành 40 Hz (IEEE floating value = 4220 0000) Từ thứ 3 và thứ 4 cần được đặt giá trị 4220 v à 0000

Như vậy bản tin từ PROFIBUS => MM4 sẽ có nội dung Từ thứ nhất (PKE): 343A Từ thứ 2 (IND): 0000 Từ thứ 3 (PWE1): 4220 Từ thứ 4 (PWE2): 0000 Bản tin trả lời từ MM4 => PROFIBUS Từ thứ nhất (PKE): 243A Từ thứ 2 (IND): 0000 Từ thứ 3 (PWE1): 4248 Từ thứ 4 (PWE2): 0000

Ví dụ 6: đánh giá lỗi trong bản tin trả lờ i Trong ví d ụ 5 việc viết giá trị tham số được thực hiện khi biến tần đang dừng (không chạy) nếu việc sửa đổi thực hiện khi biến tần đang chạy th ì biến tần sẽ báo “ không thể thực hiện được yêu cầu” tức là tham số P1082 không thể thay đổi khi biến tần đang chạy, số của lỗi được chỉ ra trong từ thứ 4 PKE2 tra bảng dưới đây để biết được tên lỗi Bảng 2.6 lỗi trong bản tin trả lời Lỗi số

Tên lỗi

0

Tên tham s ố không hợp lệ


Tham số không tồn tại 70

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần 1 Tham số không thể thay đổi Tham số này chỉ đọc không sử 2

Giá tr ị không hợp lệ

Giá tr ị không nằm trong giới hạn

3

Faulty subindex

-

4

No array

Single parameter has been accessed with array request and subindex > 0

5

Incorrect data type

Mix-up between word and double word

6

Setting not allowed (resetting only)

7 11

Descriptive element cannot be Description can never be modified

modified

No status as master control

Modification request without status as master control (see P0927

12

Key word missing

-

17

Request cannot be processed

Current inverter status is not

due to operating state

compatible with the received request

101

Parameter number currently

Dependent on inverter status

deactivated 102

Channel not wide enough

Communication channel too small for response

104

Illegal parameter value

Parameter permits only certain values

106

Request not implemented

200/201

Modified minimum/maximum not Minimum/maximum can be


After request identifier 5, 10, 15

71

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần reached/exceeded further limited in operation 204

Available access authorization

-

does not cover modification of parameters

Request PROFIBUS => MM4 Từ thứ nhất (PKE): 343A Từ thứ 2 (IND): 0000 Từ thứ 3 (PWE1): 4220 Từ thứ 4 (PWE2): 0000 - an attempt to change the value of P1082 to 40.00.

Response MM4 => PROFIBUS Từ thứ 1 (PKE): 743A (7: không th ực hiện được yêu cầu) Từ thứ 2 (IND): 0000 Từ thứ 3 (PWE1): 0000 Từ thứ 4 (PWE2): 0011 (lỗi số)


72

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần 2.2.3 Xây dựng giao diện điều khiển từ Wincc


a, Tạo các Tag lien két với PLC Khởi động Wincc bằng cách chon Start→SIMATIC→Wincc cửa sổ sau xuất hiện chọn OK

Cửa sổ sau xuất hiện

Trong mục Project Name đặt tên Truyenthongbientan→Create Cửa sổ sau xuất hiện


73



Click chuột phải lên Tag Management→Add New Driver

SIMATIC S7 Protocol Suite.chn→Open


74



Click chuột phải lên MPI →New Driver connection

Trong mục Name đặt tên PLC1 Click properties


75



Mục Slot Number đặt là 2→OK→OK

Trong mục PLC click chuột phải chọn New Tag Trong mục Name đặt t ên là bat_tatbt1


76



Mục Data Type chọn là Binary tag Click Seclect để lựa chọn địa chỉ li ên k ết với PLC


77

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Chọn Data là Bit memory


Address là M200.0→OK→OK Tương tự tạo ra Tag đảo chiều

click seclect chọn địa chỉ liên k ết với PLC


78



Chọn Data là Bit memory

Address là M200.1→OK→OK Tạo Tag tansodatbat

Data type : Floating-point number 32 bit IEEE 754


79



Click seclect chọn địa chỉ liên k ết với PLC


80



Chọn Data là Bit memory

Address là MD202→OK→OK Tạo Tag tansothuctebt1

Data type : Floating-point number 32 bit IEEE 754


81



Click seclect chọn địa chỉ liên k ết với PLC Chọn Data là Bit memory

Address là MD206→OK→OK


82

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Tương tự các bức như trên ta sẽ tạo ra các Tag sau


b, Xây dựng iao diện điều khiển click chuột phải lên Graphic Designer →New picture click chuột phải chọn Rename đặt tên CaiDatThamSo

Tương tự ta tạo ra bức tranh quá tr ình với tên DieuKhien

Click chuột vào bức tranh với tên DieuKhien ta được giao diện sau


83



Lấy 1 đối tượng là button trong Object Palte Windows bject button

đặt tên là bat_bt1 tương tự ta sẽ tạo ra các nút ấn bat_bt2, daochieubt1, daochieubt2, tatbt1,

tatbt2 www.bientan.hnsv.com

84



tạo nút ấn để chuyển tới m àn hình cài đặt tham số bằng cách lấy 1 đối tượng l à button trong Object Palte Windows Object button đặt tên là caidatthamso

Trong mục Change Picture Mouse Click lựa chọn búc tranh cần chuyển tới r ồi

OK


85



Ta đã tạo được các nút ấn như sau

Tiếp theo ta sẽ lấy đối tượng là Static Text trong cửa sổ Object Palte→Standard

Object→Static Text được giao diện như sau


86



Tiếp tục lấy đối tượng là I/O Field trong cửa sổ Object Palte→Smart Object→

I/O Field Trong mục update chon Upon change

Mục Tag chọn tới Tag liên k ết


87

Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Chọn Tag tansodatbt1 OK


Tiếp theo ta sẽ chỉnh sửa các thuộc tính cho I/O Field bằng cách Click chuột phải chọn Properties

Trong mục Limits chọn giá trị thấp nhất v à cao nhất của đối tượng là từ -60 tới 60


88



Trong mục output/input chọn dang Decimal

Tương tự ta sẽ tạo ra 4 cửa sổ I/O Field được cửa sổ như sau

Tiếp theo ta sẽ tạo ra 1 đèn báo khi động cơ chạy th ì đèn sẽ hiển thị m àu xanh khi dừng thì đèn sẽ hiển thị màu đỏ


89

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Lấy 1 đối tượng là hình tròn Object Palte→Standard Object→Circle

Click chuột phải chọn Properties→Colors

Trong mục Background Colors click chu ột phải chọn Dynamic Dialog… Xuất hiện cửa xổ


90



Data Type: ch ọn Boolean tiến hành chọn m àu Trong mục Expression/Formula chọn Tag li ên k ết


91



Tương tự ta sẽ tạo ra đèn báo cho động cơ thứ 2

View→library→Global→PlantElements→Motor

Lấy 1 đông cơ

Tương tự lấy động cơ thứ 2


92



Tiến hành viết code cho các nút ấn bat_tatbt1 bằng cách Click chuột phải chọn Properties


93

Tác giả: Vũ Văn Phương Đề tài: Mô hình tr ạm ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Cửa sổ sau xuất hiện chọn Tag Event→Mouse→press left→C-Action

Xuất hiện cửa sổ sau để viế t code cho nút ấn

Tiến hành viết đoạn code sau sau đó OK


94



Tương tự ta sẽ viết code cho các nút ấn khác Việc xấy dưng giao diện cho màn hình cái đặt tham số cũng tiến hành tương tự

Cài đặt tham số khi chay Runtime như sau Click đúp vào Computer


95

Đề tài: Mô hình tr ạm ạm PLC S7-300 điều khiển biến tần Click chuột phải vào Computer Name ch ọn Properties


Cửa sổ sau xuất hiện Chọn Tag Graphic Runtime Start Picture ch ọn màn hình điều khiển Window Attributes ch ọn Title, Maximize, Minisize, Adapt Picture.


96

Mo Hinh Tram PLC S7-300 Dieu Khien Bien Tan

Recommend Documents