LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của
thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn.
Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm
nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố rất cần thiết góp
phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn.
Tự động hóa đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Tự động hóa đã đáp
ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu
thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày. Một trong những sản phẩm tiên tiến
của nó là PLC. Ứng dụng rất quan trọng của ngành công nghệ tự động hóa là việc điều
khiển, giá sát các hệ thống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được
năng suất, kinh tế thật cao .
Xuất phát từ những ứng dụng đó, chúng em xin phép được thiết kế một mạch ứng
dụng của PLC, biến tần đó là “Ứng dụng PLC đo, điều khiển và cảnh báo tốc độ động
cơ với dải đo 0-1500 vòng/ phút ” dùng PLC điều khiển biến tần
Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa
điện, cùng các bạn trong lớp Điện 2-K7 đặc biệt là giảng viên Nguyễn Văn Hùng - giảng
viên khoa điện trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI người đã trực tiếp giảng dạy
và cho em kiến thức để hoàn thành đồ án môn học này. Mong cô góp ý để em hoàn thành
bài tập lớn này được tốt hơn sau này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Nhận xét của giáo viên:

1


cả về chức năng lẫn hiệu quả kinh tế. Đề tài “Ứng dụng PLC, điều khiển và cảnh báo
tốc độ động cơ với dải đo 0-1500 vòng/ phút” xây dựng mô hình kết hợp PLC với
biến tần để điều khiển tốc độ động cơ một cách tối ưu nhất.
Về mặt thực tiễn, đề tài đi theo hướng phát triển mới cho các hệ thống đo và điều
khiển tốc độ động cơ . Thay thế cho các dạng đo và điều khiển tốc độ động cơ theo các
phương pháp đã coi là nỗi thời.
1.2 Phương pháp đo tốc độ động cơ
1.2.1 Đo vận tốc vòng quay sử dụng máy phát tốc
Máy phát tốc là máy phát điện một chiều, cực từ là nam châm vĩnh cửu, điện áp trên
cực máy phát tỉ lệ với tốc độ quay của nó, máy phát tốc nối cùng trục với phanh hãm
3
điện từ và cùng trục động cơ do đó tốc độ quay của nó chính là tốc độ quay của động
cơ , tốc độ này tỉ lệ với điện áp của máy phát tốc độ, dùng Volmet điện từ hoặc đồng
hồ đo tốc độ nối với nó có thể đo được tốc độ của động cơ. Giá trị điện áp âm hay
dương phụ thuộc vào chiều quay.
Trong đó:
N: là số vòng quay trong 1 giây
⍵: là vận tốc góc của roto
Φ
o
: là từ thông xuất phát từ cực nam châm
N là tổng số day chính trên roto
Hình 1.1 Cấu tạo của máy phát dòng 1 chiều
1.2.2 Đo tốc độ động cơ bằng phương pháp quang điện tử.
* Dùng bộ cảm biến quang tốc độ với đĩa mã hóa (Encoder)
Encoder là thiết bị có thể phát hiện sự chuyển động hay vị trí của vật, Encoder sử dụng
các cảm biến quang để sinh ra chuỗi xung , từ đó chuyển sang phát hiện sự chuyển động,
vị trí hay hướng chuyển động của vật thể.
Hình 1.2 Sơ đồ hoạt động của Encodor
Nguồn sáng được lắp đặt sao cho ánh sang liên tục được tập trung xuyên qua đĩa, bộ phận

+ Rẻ tiền đối với các ứng dụng điều khiển cho hệ thống phức tạp.
+ Dễ dàng và nhanh chống thay đổi cấu trúc của mạch điều khiển.
+ PLC có các chức năng kiểm tra lỗi, chẩn đoán lỗi.
+ Có thể nhân đôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém.
5
Cấu trúc bên trong của P

LC
Hình 1.1: Cấu trúc bên trong của CPU PLC
Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần: Khối xử lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O)
Mô tả các đèn báo trên S7-200:
- SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu khi PLC có hỏng hóc.
- RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ làm việc và thực
hiện chương trình nạp ở trong máy.
- STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ dừng, không
thực hiện chương trình hiện có.
- Ix.x (đèn xanh)chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x. Đèn sáng tương ứng
mức logic là 1.
- Qx.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Qx.x. Đèn sáng tương
ứng mức logic là 1.
Cách đấu nối ngõ vào ra PLC:
6
Hình 1.2: Cách đầu nối phần cứng PLC
Cổng truyền thông:
Chân 1: nối đất.
Chân 2: nối nguồn 24VDC.
Chân 3: truyền và nhận dữliệu.
Chân 4: không sửdụng.
Chân 5: đất

là 0Vdc). 10 ngõ ra dạng relay.
8
Cách đấu nối S7-200 và các module mở rộng:
- S7-200 và module vào/ra mở rộng được nối với nhau bằng dây nối. Hai đầu dây
nối được bảo vệ bên trong PLC và module.Chúng ta có thể kết nối PLC và module sát
nhau để bảo vệ hoàn toàn dây nối. CPU224 cho phép mở rộng tối đa 7 module.
c. Bộ đếm tốc độ cao của S7 – 200
Định nghĩa bộ đếm tốc độ cao
Lệnh dùng định nghĩa bộ đếm tốc độ cao HDEF (High-speed counter definition )
sẽ cho phép chế độ hoat động của một bộ đếm tốc độ cao cụ thể (HSCx). Chế độ
hoạt động sẽ quyết định xung vào, chiều đếm, tín hiệu bắt đầu, và chức năng reset
của một bộ đếm tốc độ cao.
Bạn sử dụng một lệnh định nghĩa bộ đếm tốc độ cao cho mỗi bộ đếm tốc độ cao.
Các điều kiện gây ra lỗi sẽ set bit ENO =0
0003 ( đầu vào xung đột )
0004 ( lệnh trong chương trình ngắt không hợp lệ )
000A ( bộ đếm cần định nghĩa lại )
Bộ đếm tốc độ cao (high speed counter – HSC ):
Lệnh khai báo bộ đếm tốc độ cao HSC cấu hình và điều khiển bộ đếm tốc độ cao
nhờ vào các bit nhớ đặc biệt của bộ đếm tốc độ cao đó. Tham số N chỉ ra bộ đếm tốc
độ cao đang sử dụng là bộ đếm bao nhiêu. Bộ đếm tốc độ cao có thể được cấu hình
lên tới 12 chế độ hoạt động khác nhau
Mỗi bộ đếm được cung cấp đầu vào cho xung clock, điều khiển hướng 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 )
9

221,222,224,224XP,226
HSC3
I0.1 30 KHZ
221,222,224,224XP,226
HSC4
I0.3 200 KHZ
224xp
HSC5
I0.4 200 KHZ
224xp
 Vùng nhớ đặc biệt sử dụng để lập trình cho HSC:
10
Mỗi vùng nhớ HSC có một vùng nhớ riêng đặc biệt, vùng nhớ này được sử dụng để
khai báo chọn mode đếm, đặt giá trị, lưu giá trị cho HSC tương ứng.
Bảng 1.2 Vùng nhớ khai báo trên các bộ đếm tốc độ cao
Sự khác nhau giữa các bộ đếm tốc độ cao:
Mọi chức năng của bộ đếm là như nhau cho các chế độ hoạt động giống nhau. Có
tất cả 4 chế độ cơ bản: bộ đếm một pha với tín hiệu hướng đên bên trong , một pha
với tín hiệu điều khiển hướng bên ngoài, hai pha với 2 đầu vào clock, A/B pha cho
chế độ nhân tóc. Chú ý rằng không phải tất cả các chế độ điều được hỗ trợ bởi một
bộ đếm. Có thể sử dụng các loại điều khiển: không sử dụng đầu vào reset và start, có
đầu vào reset nhưng không có start, có cả reset và start.
Khi bạn cấp tín hiệu tích cực vào đầu reset, bộ đếm sẽ bị xóa giá trị đếm 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.

with internal direction
control
Clock
1 Clock reset
2 Clock reset Start
3 Single-phase counter
with external direction
Clock direction
4 Clock direction
12
control5 Clock direction Start
6 Two-phase counter
with 2 clock input
Clock up Clock Down
7 Clock up Clock Down
8 Clock up Clock Down Start
9 A/B phase quadrature
counter
Clock A Clock B
10 Clock A Clock B
11 Clock A Clock B Start
12 Only HSC0 and HSC3
support 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 11: : 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 12: Chỉ áp dụng với HSC0 và HSC3.HSC0 dùng để đếm xung phát ra từ Q0.0
. HSC3 dùng để đếm xung phát ra từ Q0.1 .mà không cần phải đấu nối phần cứng có
nghĩa là PLC tự kiểm tra từ bên trong.
1.3.2. Giới thiệu về module Analog.
PLC S7-200 có các modul mở rộng như sau:
• EM 231: gồm có 4 ngõ vào analog
• EM 232:gôm có 2 ngõ vào analog
• EM 235: gồm có 4 ngõ vào và 1 ngõ ra analog.
a. Đặc tính chung
• Trở kháng vào input >= 10MΩ.
• Bộ lọc đầu vào input –3Db tới 3.1Khz.
• Điện áp cực đại cung cấp cho module: 30VDC.
• Dòng điện cực đại cung cấp cho module: 32mA.
• Có Led báo trạng thái.
• Có núm chỉnh OFFSET và chỉnh độ lợi (GAIN).
b. Đầu vào
• Phạm vi áp ngõ vào: +/- 10V.
• Phạm vi dòng điện ngõ ra: 0 -> 20mA.
• Các bộ chuyển đổi ADC, DAC (12 bit).
• Thời gian chuyển đổi analog sang digital : <250µs.
• Đáp ứng đầu vào của tín hiệu tương tự: 1.5ms đến 95%.
• Chế độ Mode chung: Điện áp vào đầu cộng của chế độ Mode chung nhỏ hơn hoặc
bằng 12V.
• Kiểu dữ liệu đầu vào input:
 Kiểu không dấu (đơn cực) tầm từ 0 đến 32000
 Kiểu có dấu ( đa cực) tầm từ -32000 đến 32000.
c. Đầu ra

Hình 1.6: Switch chỉnh chọn điện áp hoặc dòng ngõ vào đối với modul
EM235.
Bảng 1.4: Bảng chọn dải điện áp hoặc dòng điện đầu vào
Dải không đối xứng Dải đầu vào Độ phan giải
SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6
ON OFF OFF ON OFF ON 0 – 50 mV 12.5 uV
OFF ON OFF ON OFF ON 0 – 100 mV 25 uV
16
ON OFF OFF OFF ON ON 0 – 500 mV 125 uV
OFF ON OFF OFF ON ON 0 – 1 V 250 uV
ON OFF OFF OFF OFF ON 0 – 5 V 1.25 mV
ON OFF OFF OFF OFF ON 0 – 20 mA 5 uA
OFF ON OFF OFF OFF ON 0 – 10 V 2.5 mV
Dải đối xứng Dải đầu vào Độ phân giải
SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6
ON OFF OFF ON OFF OFF ± 25 mV 12.5 uV
OFF ON OFF ON OFF OFF ± 50 mV 25 uV
OFF OFF ON ON OFF OFF ± 100 mV 50 uV
ON OFF OFF OFF ON OFF ± 250 mV 125 uV
OFF ON OFF OFF ON OFF ± 500 mV 250 uV
OFF OFF ON OFF ON OFF ± 1V 500 uV
ON OFF OFF OFF OFF OFF ± 2.5 V 1.25 mV
OFF ON OFF OFF OFF OFF ± 5 V 2.5 mV
OFF OFF ON OFF OFF OFF ± 10 V 5 mV
S ơ đồ kh ố i c á c ng õ v à o c ủ a EM 235 :
17
Hình 1.7: Sơ đồ khối ngõ vào modul analog EM235
Tín hiệu tương tự được đưa vào các đầu vào A+, A-,B+,B-,C+,C- sau đó qua các bộ
lọc nhiễu, qua bộ đệm, bộ suy giảm, bộ khuếch đại rồi đưa đến khối chuyển đổi ADC,
chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiếu số 12 bit, 12 bit dữ liệu này được đặt bên trong

+ Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng (ví dụ 0-10V,4-20mA):
MSB LSB
15 14 4 3 2 1 0
0 Dữ liệu 11 bit 0 0 0 0
Modul Analog output của S7-200 chuyển đổi con số 0
÷
32000 thành tín
hiệu điện áp đầu ra 0
÷
10V.
19
+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ
±
10V,
±
10mA,): Kiểu này các module
Analog output của S7-200 không hỗ trợ.
MSB LSB
15 4 3 2 1 0
Dữ liệu 12 bit 0 0 0 0
12 bit dữ liệu trước khi vào bộ chuyển đổi DAC được canh trái đều trong word dữ
liệu ngõ ra. Bit MSB là bit dấu: 0 diễn tả giá trị từ dữ liệu dương. 4 bit thấp có giá trị 0
được loại bỏ trước khi dữ liệu này được đưa vào bộ chuyển đổi DAC, các bit này không
ảnh hưởng đến giá trị ngõ ra
Các chú ý khi cái đặt ngõ vào ra analog.
 Chắc chăn rằng nguồn 24VDC cung cấp không bị nhiễu và ổn định.
 Xác định được Modul.
 Dùng dây cảm biến ngắn nhất có thể.
 Sử dụng dây bọc giáp cho cảm biến và dây dùng cho một mình cảm biến.
 Tránh đặt các dây tín hiệu song song với các dây có năng lượng cao. Nếu hai dây

- Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay.
- Tích hợp chức năng bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC / KTY.
- Khối chức năng Logic tự do: AND, OR, định thời, đếm.
- Moment không đổi khi qua tốc độ 0.
- Kiểm soát Moment tải.
Thông số của MM440
Công suất định mức:
• Công suất từ 0.37 KW đến 200 Kw đối với điện áp vào 3 pha AC 380V -480V.
• Công suất từ 0.12Kw đến 3.0kw đối với điện áp vào 1 pha 200V - 240V.
• Công suất từ 0.12kw đến 45.0kw đối với điện áp vào 3 pha 200V - 240V.
Điện áp định mức ngõ ra:
3 pha 220VAC hoặc 380VAC tuỳ theo chon mã hàng.
22
Tần số ngõ ra từ 0Hz đến 650Hz.
Các đầu đấu nối vào và ra:
• 6 đầu vào số
• 2 đầu vào tương tự
• 3 đầu ra rơle
• 2 đầu ra tương tự
• 1 cổng RS485
• 15 cấp tần số cố định
• Có tích hợp bộ điều khiển PID
• Có chức năng hãm DC, hãm tổ hợp và hãm bằng điện trở hay hảm động năng.
- Phương pháp điều khiển:
• V/f tuyến tính
• V/f bình phương
• V/f đa điểm
• Điều khiển dòng từ thông
• Điều khiển vecter
• Điều khiển Momen.