BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
__KHOA ĐIỆN__
ĐỒ ÁN
MÔN HỌC : ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH
ĐỀ TÀI: DÙNG S7_200 ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG ENCODER.
HỌ VÀ TÊN SV:
1.BÙI ĐỨC TOẢN
2. HÀ CÔNG CHÍNH
3. ĐÀO TRUNG HÙNG
4. NGUYỄN VIỆT ANH
5.NGUYỄN VIẾT THIỆP
5.NÔNG VĂN TRỌNG
6.THÂN NGỌC THẾ
7.NGUYỄN VĂN THIỆN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Page 1
Giáo Viên Hướng Dẫn: NGUYỄN THU HÀ
Lớp: CĐ_KTĐ9_K13
Khoa: Điện
HÀ NỘI
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH
Bài Toán : Dùng s7-200 đo tốc độ động cơ sử dụng encoder ,tham số
-Encoder có 100 xung / vòng
-Dải đo (0-1500) vòng / phút
Yêu cầu trình bày:
Chương 1 : Bộ đếm tốc độ cao của S7-200
1.1- Tổng quan về PLC-S7-200 (ngắn gọn)
1.2- Các loại bộ đếm của S7-200 (ngắn gọn dạng liệt kê)
1.3- Bộ đếm tốc độ cao S7-200 (chi tiết)
Chương 2: Thực hiện bài toán đo tốc độ động cơ
2.1- Các phương pháp đo tốc độ động cơ (liệt kê ngắn gọn)

PLC là viết tắt của programable logic controler là thiết bị điều khiển
logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển
logic thông qua một ngôn ngữ lập trình . S7 -200 là thiết bị của hãng
Siemens (Đức) – bộ thiết bị nhỏ gọn có thể dễ dàng thay đổi thuật toán
điều khiển và trao đổi thông tin với máy tính hoặc PLC khác. Lại được
tích hợp sẵn các tính năng phong phú, do vậy nó có khả năng đáp ứng
được các yêu khác nhau của máy móc, thiết bị công nghiệp.
Dòng PLC S7-200 có hai họ là 21X ( loại cũ ) và 22X ( loại mới ),
trong đó họ 21X không còn sản xuất nữa. Họ 21X có các đời sau: 210, 212,
214, 215-2DP, 216; họ 22X có các đời sau:221,222,224,224XP,226XM
Hình ảnh : PLC S7-200 (CPU 224 )
1.1.2. Cấu trúc phần cứng
• Nguồn vào : nguồn 24 VDC .
• Module đơn vị xử lý trung tâm.
• Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu.
• Module đầu vào : có từ 6 đầu vào/4 đầu ra số (CPU221) đến 24
đầu vào/16 đầu ra số (CPU226). Có thể mở rộng số đầu vào ra
nhờ các module mở rộng. Các đầu vào của S7-200 sử dụng
mức 24 VDC rất thích hợp cho việc kết nối với các cảm biến tiệm cận hay
cảm biến quang.
• Module đầu ra : Đầu ra có hai sự lựa chọn: đầu ra transistor cho ra điện áp
DC phù hợp với các ứng dụng như hút van 24 VDC chiều công suất nhỏ,
relay trung gian.
 Nổi bật nhất là dòng CPU 224 với nhiều đặc điểm ưu việt.
Hình 1.5: Hình ảnh của PLC S7-200 dùng CPU 224
1.2. Các loại bộ đếm của S7 -200
Chia làm 2 loại : bộ đếm thường và bộ đếm tốc đọ cao
• Bộ đếm thường: chỉ đếm được các sự kiện xảy ra với tần số thấp (Chu kì
xuất hiện của sự kiện nhỏ hơn chu kì quét của PLC). Bao gồm :
- Bộ đếm sườn lên Counter up (CTU)

đến, tín hiệu reset và bắt đầu mà bộ đếm đó hỗ chợ. Đối với những bộ đếm
2 pha thì cả 2 xung có thể chạy ở tốc độ cực đại của chúng. Trong chế độ
nhân tốc thì bạn có thể chọn chế độ nhân 1 hoặc nhân 4 tốc độ cực đại. tất
cả các bộ đếm chạy ở tốc độ cực đại mà không ảnh hưởng tới bộ đếm khác.
Điều kiện gây ra lỗi sẽ set ENO = 0
0001 ( lệnh HSC đặt trước HDEF )
0005 ( sử dụng đồng thời HSC/PLS)
 Bộ đếm tốc độ cao đếm các sự kiện mà tốc độ của nó vượt khỏi tầm
kiểm soát của vòng quét S7-200. Tần số đếm lớn nhất có thể của bộ đếm
tùy thuộc vào loại CPU mà bạn sử dụng. CPU 221 và CPU 222 hỗ trợ 4
bộ đếm tốc độ cao. HSC0, HSC3, HSC4 và HSC5. Hai loại CPU này
không hỗ trợ bộ đếm HSC2 và HSC1 . CPU 224, CPU 224XP và CPU
226 hỗ trợ cả 6 loại bộ đếm tốc độ cao từ HSC0 đến HSC5.
Về cơ bản thì bộ đếm tốc độ cao hoat động tương tự như nguyên lý cơ
bản của bộ đếm trong S7-200. Ở đây có thể tưởng tượng rằng một encoder
sẽ cung cấp đầu vào xung clock cho bộ đếm. Encoder sẽ cho ra một số
lượng xung nhất định trong một vòng quay và một xung reset sẽ được cho
ra sau một vòng quay. Xung clock và xung reset sẽ là 2 đầu vào của bộ
đếm tốc độ cao. Bộ đếm tốc độ cao sẽ được đặt trước với một hằng số và
đầu ra sẽ được tích cực trong khoảng thời gian mà giá trị đếm tức thời nhỏ
hơn giá trị đặt trước của bộ đếm. Bộ đếm được thiết lập để cung cấp một
ngắt khi giá trị đếm tức thời bằng với giá trị đặt trước hoặc là khi ta reset
bộ đêm.
Mỗi khi giá trị đếm tức thời bằng giá trị đặt trước một ngắt xảy ra thì
một giá trị đặt trước mới được nạp vào cho lần hoạt động tiếp theo của bộ
đếm. Còn khi một tín hiệu reset tích cực, một ngắt xảy ra thì giá trị đặt
trước đầu tiên sẽ được nạp vào bộ đếm cho chu kỳ tiếp theo.
1.3.3 Số lượng bộ đếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép:
Tùy thuộc vào loại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho
phép khác nhau.

tức thời và sẽ giữ ở trạng thái này cho đến khi bạn vô hiệu hóa đâu reset.
Khi bạn cấp tin hiệu tích cực cho đầu vào start, điều này cho phép bộ
đếm bắt đầu đếm. Trong khi tín hiệu start bị vô hiệu hóa thì giá trị đếm tức
thời sẽ giữ nguyên và tín hiệu clock đầu vào sẽ bị bỏ qua.
Nếu tín hiệu reset tích cực trong khi start không tích cực thì tín hiệu
reset sẽ bi bỏ qua và giá trị đếm không thay đổi. Nếu tín hiệu start tích cực
trong khi reset cũng tích cực thì giá trị đếm sẽ bị xóa.
Trước khi bạn sử dụng một bộ đếm tốc độ cao, bạn sử dụng một lệnh
định nghĩa bộ đếm HDEF để chon chế độ hoạt động. sử dụng bit đặc biệt
SM0.1 ( bit này mở trong chu kỳ quét đầu tiên của PLC và đóng ở các chu
kỳ sau đo ) để gọi một chương trinh con khởi tạo có chứa lệnh HDEF.
1.3.6 Lập trình một bộ đếm tốc độ cao:
Bạn có thể dung HSC winzard để cấu hình cho bộ đếm tốc độ cao . HSC
winzard sử dụng các thông tin: loại và chế độ hoạt động của bộ đếm, giá trị
đặt trước của bộ đếm, giá trị tức thời của bộ đếm và khởi tao bộ đếm.Để sử
dụng HSC winzard bạn vào Tool -> instruction Winzard -> HSC
Để lập trình được một bộ đếm tốc độ cao bạn cần làm những bước sau đây:
B1. Chỉ định bộ đếm và chọn chế độ bộ đếm
B2. Thiết lập byte điều khiển
B3. Nạp giá trị bắt đầu chọ bộ đếm ( starting value )
B4. Nạp giá trị đặt trước cho bộ đếm ( target value )
B5. Gán và cho phép chương trình ngắt
B6. Khởi động bộ đếm ( tích cực bộ đếm )
Chỉ định chế độ hoạt động và các đầu vào:
Sử dụng lệnh định nghĩa bộ đếm tốc độ cao HDEF để chọn chế độ đếm
( mode) và các đầu vào sử dụng .
Bảng 6.26 mô tả các đầu vào sử dụng cho xung clock, điều khiển hướng
và điều khiển bắ đầu được gắn với mỗi bộ đếm cụ thể.
Bảng 6.26 Input for the high-speed couters
Mode Description Inputs

mode12.
HSC0 counts the
number of pulses
going out of Q0.0
HSC3 counts the
number of pulses
going out of Q0.1
1.3.7 Các mode đếm của bộ đếm:
Mode 0,1,2 : dùng để đếm 1 pha với hướng đếm được xác định bởi bit nội

Mode 0:chỉ đếm tăng hoặc giảm không có bit START và RESET
Mode 1: đếm tăng hoặc giảm có bit RESET nhưng không có bit START
Mode 2: : đếm tăng hoặc giảm có bit RESET và bit START để cho phép
bắt đầu đếm cũng như bắt đầu reset.Các bit reset cũng như start là các tín
hiệu INPUT được chọn từ bên ngoài.
Mode 3,4,5 dùng để đếm 1 pha với hướng đếm được xác định bởi bit
ngoại tức là có thể chọn từ ngõ vào input
Mode 3:chỉ đếm tăng hoặc giảm không có bit START và RESET
Mode 4: đếm tăng hoặc giảm có bit RESET nhưng không có bit START
Mode 5: : đếm tăng hoặc giảm có bit RESET và bit START để cho phép
bắt đầu đếm cũng như bắt đầu reset.Các bit reset cũng như start là các tín
hiệu INPUT được chọn từ bên ngoài
Mode 6,7,8: dùng đếm 2 pha với 2 xung vào,1 xung dùng để đếm tăng
và 1 xung dùng để đếm giảm
Mode 6:chỉ đếm tăng hoặc giảm không có bit START và RESET
Mode 7: đếm tăng hoặc giảm có bit RESET nhưng không có bit START
Mode 8: : đếm tăng hoặc giảm có bit RESET và bit START để cho phép
bắt đầu đếm cũng như bắt đầu reset.Các bit reset cũng như start là các tín
hiệu INPUT được chọn từ bên ngoài
Mode 9,10,11 : dùng để đếm xung A/B của ENCODER có 2 dạng

2.1 Các phương pháp đo tốc độ động cơ
Theo cách thức đo và quá trình đo ta có thể phân ra hai phương pháp đo.
 Phương pháp đo trực tiếp:
Khái niệm: Đây là cách đo mà kết quả nhận trực tiếp từ một phép đo duy
nhất.cách đó này cho ta kết quả ngay giá trị của đại lượng cần đo.dụng cụ
đo của phép đo này mang tính chuyên dùng,nó được thiết kế phù hợp với
đại lượng cần đo.
 Phương pháp đo gián tiếp:
Khái niệm: ở phương pháp này đại lượng cần đo được qua bộ cảm biến
chuyển đổi đại lượng cần đo sang một đại lượng điện avf được bộ chế biến
xử lý tín hiệu,chỉnh sửa để tạo ra được quan hệ: giá trị cần đo bằng K nhân
với tín hiệu điện. tín hiệu điện sau đó được chuyển đến cơ cấu chỉ thị dưới
dang kết quả là giá trịc ảu đại lượng cần đo.
2.2, Đo tốc độ động cơ dùng Encoder và PLC
2.2.1 Phân tích bài toán
• Mạch gồm các thiết bị : máy tính, động cơ ba pha không đồng bộ, encoder,
bộ PLC S7 – 200 hãng Siemens , bộ nguồn S, biến tần Siemens M420 .
• Nguyên lý : Ta gắn đĩa quay encoder trên trục động cơ, khi động cơ quay
encoder sẽ lấy tín hiệu xung và đưa lên counter - bộ đếm tốc độ cao của
PLC S7-200 ( cho timer điều khiển đếm xung trong thời gian 1s rồi ngắt )
Kết quả được hiện trên máy tính. Lấy kết quả xung chia cho 100 ta được
tốc độ động cơ ( vòng/ giây) vì là encoder 100 xung/vòng.
2.2.1.1. ENCODER
Giới thiệu và phân loại
Encoder là tên gọi chung để chỉ các thiết bị mã hóa (là cảm biến
quang ). Trong thực tế có rất nhiều loại và hình thức encoder khác nhau.
Thông thường, đối với các chuyển động quay, encoder dùng để quản lý vị
trí góc của một điã quay, bánh xe, hay trục động cơ, hoặc bất kì thiết bị
quay nào cần xác định góc của nó.
 Encoder được chia làm 2 loại: absolute encoder và incremental

= 11kW
• Điện áp định mức : U
đm
= 380/220
• Tổ đấu dây : Y/ Δ
• Tần số làm việc : f = 50Hz
• Số đôi cực : 2p = 2
• Hệ số cos φ
đm
= 0.92
• Hiệu suất động cơ η
đm
= 0.875
2.2.1.3. Biến tần Siemens M420
Họ biến tần M420 - có công suất định mức từ 0.37KW đến 11KW đối
với điện áp vào 3 pha AC 380V đến 480V, 0.12 KW đến 5.5KW đối với
điện áp vào 3 pha AC 200V đến 240V và 0.12KW đến 3KW đối với điện
áp vào 1 pha AC 200V đến 0240V tần số ngõ vào 50/60Hz.
Các đặc tính khác:
• Điện áp định mức ngõ ra: 1/3 pha 220VAC và 3 pha 380VAC tuỳ theo
chọn mã hàng, tần số ngõ ra từ 0Hz đến 650Hz .
• Các đầu đấu nối vào và ra: 3 đầu vào số,1 đầu vào tương tự, 1 đầu ra rơle,
1 đầu ra tương tự,1 cổng RS485, có chức năng hãm DC và hảm hổn hợp.
• Phương pháp điều khiển: Phương pháp điều khiển V/F tuyến tính, V/F đa
điểm, V/f bình phương, điều khiển dòng từ thông FCC.
• Chức năng bảo vệ: quá tải, thấp áp, quá áp, chạm đất, ngắn mạch, quá
nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần
• Các tuỳ chọn khác như: Bảng điều khiển BOP, bảng điều khiển AOP, bộ
ghép nối PC, đĩa CD cài đặt, modul profibus, bộ lọc đầu vào, lọc đầu ra .
•