Lời nói đầu
Đất nước ta đang trên con đương tiến lên một đất nước công ngiệp hóa hiện đại hóa. Để đạt được mục
tiêu đó thì ngành công ngiệp máy tính là một ngành then chốt để tiến lên con đường công ngiệp hoá và
hiện đại hóa đất nước.
Ngày nay trong các nhà máy xí nghiệp hay công xưởng đều sử dụng máy vi tính vào việc đo lường
điều khiển, tính toán và trong quản lý hành chính, nhờ có đặc tính gọn nhẹ, độ tin cậy cao linh hoạt và
đơn giản trong sử dụng. Đặc biệt trong các ngành công nghiệp hiện đại, máy tính điện tử không những
góp phần vào việc nâng cao năng suất lao động mà còn góp phần vào việc bảo vệ sức khoẻ và an toàn lao
động cho con người
Đễ hoàn thành những công việc kể trên chúng ta cần phải kết nối các máy vi tính với nhau, hoặc kết
nối chúng với các thiết bị ngoại vi nhận dữ liệu để xử lý hay gửi dữ liệu đi cho các thiết bị khác xử lý. Để
thực hiện được công việc này thì điều đầu tiên chúng ta phải làm đó là chúng ta phải kết nối phần cứng
cho phù hợp và viết các chương trình truyền dữ liệu.
Trước yêu cầu thực tế đó nhóm sinh viên chúng em được nhận đề tài “Điều khiển và giám sát tốc
độ động cơ từ máy tính”. Sau khi nhận được đề tài này nhóm chúng em đ• tập chung tìm hiểu một cách
nghiêm túc, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Đặng Quang Đồng đến nay chúng em đ• hoàn thành
đồ án.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Đặng Quang Đồng đ• tận tình hướng dẫn chúng em hoàn
thành đồ án, cùng các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử.
Song do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi các sai sót. Chúng em rất
mong nhận được các ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn cho đề tài của chúng em hoàn thiện hơn.
Hưng yên ngày 16 Tháng 8 Năm 2008
Lời cảm ơn
Trong thời gian thực hiện đề tài này, nhóm thực sinh viên chúng em đ• học tập được nhiều điều bổ ích từ
thầy hướng dẫn cùng thầy cô trong khoa Điện - Điện tử và bạn bè cùng lớp.
Nhóm sinh viên chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Đặng Quang Đồng trên cương vị là người
hướng dẫn đề tài đ• tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện tốt cho chúng em hoàn thành đề tài này.
Nhóm sinh viên chúng em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy các cô trong khoa Điện - Điện tử cùng
các bạn đ• đóng góp ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện đề tài này.
Hưng Yên ngày16 Tháng 8 Năm 2008
Nhóm sinh viên thực hiện:

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Hưng yên, ngày … tháng … năm 2008
Giáo viên phản biệnMục lục
Lời nói đầu 1
Lời cảm ơn 2
Chương 1 9
Mở đầu 9
1. Phân tích yêu cầu đề tài 9
2. Phương pháp thực hiện 10

4.1.1.Đặc điểm biến tần MM44043
4.1.2. Các nguồn điều khiển biến tần 48
4.1.3. Nguồn đăt tần số 51
4.1.4. Các chế độ làm việc 54
4.1.5. Cài đặt nhanh 54
4.2. Truyền thông USS biến tần với PLC58
4.3. Điều khiển động cơ không đồng bộ 61
4.3.1. Xây dung mô hình toán học động cơ không đồng bộ 61
4.3.1.1 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 61
4.3.1.2 Điều khiển vectơ động cơ không đồng bộ62
4.3.2. Mô hình động cơ KDB 3 Pha rotor lồng sóc và tìm bộ điều khiển tốc độ: 64
4.3.2.1. Mô tả toán học động cơ không đồng bộ ba pha: 64
4.3.2.2. Hệ phương trình cơ bản của động cơ: 66
4.3.2.3. Mô hình trạng thái của động cơ trên hệ toạ độ từ thông rotor (hệ toạ độ dq) : 67
4.3.2.4. Cấu trúc hệ thống điều khiển vectơ không sensor động cơ KĐB69
4.3.3. Tuyến tính hoá mô hình động cơ 72
4.3.3.1. Tổng hợp Risq và R? 73
4.3.3.2. Tổng hợp Risd: 75
4.3.4. Tính toán và mô phỏng : 76
4.3.4.1. Mô phỏng mô hình hệ thống trên toạ độ dq: 79
Mô hình động cơ sau khi tính toán: 79
4.3.4.2. Mô hình toàn bộ hệ thống không dùng cảm biến tốc độ : 80
4.4. Cài đặt thông số điều khiển trên biến tần MM440. 82
4.4.2. Cài đặt tham số điều khiển vector không sensor: 83
Chương 5 88
Mô hình điều khiển giám sát tốc độ động cơ KĐB 88
5.1. Giới thiệu mô hình 88
5.2. Hướng dẫn cài đặt và vận hành sản phẩm 90
5.2.1. Lắp ráp phần cứng 90
5.2.2. Lắp rắp phần điện91

Với đề tài này, ngoài phương pháp sử dụng truyền thông để điều khiển và giám sát thì chúng ta
cũng có thể sử dụng những mạch điện trung gian để điều khiển và giám sát tốc độ động cơ không đồng bộ
roro lồng sóc. Nhưng trong nội dung đề tài này chúng em sử dụng phương pháp truyền thông để điều
khiển và giám sát có một số ưu điểm sau:
- Sơ đồ kết nối phần cứng đơn giản
- Khối lượng dây dẫn ít
- Đáp ứng điều khiển, giám sát nhanh, chính xác
Để ứng dụng mô hình trên vào đề tài này thì phương thức truyền nhận dữ liệu từ Máy tính xuống
PLC và ngược lại chúng em sử dụng giao thức truyền thông Freeport là giao thức truyền thông do người
dùng tự định nghĩa sẽ được trình bày kỹ hơn trong phần tiếp theo của đồ án.
Để điều khiển biến tần thông qua PLC người ta thường dùng các cách sau:
1. Dùng các đầu vào/ ra số của PLC nhưng cách này có hạn chế là chỉ điều khiển được những chức năng
đơn giản khởi động, dừng, đảo chiều.
2. Điều khiển biến tần qua mạng Profibus, nhưng với một ứng dụng nhỏ thì việc thiết kế một mạng
Profibus sẽ đưa giá thành lên cao không kinh tế
3. Dùng port0 của PLC kết nối với port RS485 của biến tần, một PLC có thế điều khiển hệ thống mạng tối
đa 31 biến tần. Mạng này chính là mạng USS đây cũng chính là phương pháp truyền thông mà chúng em
chọn trong đề tài này.
Động cơ được kết nối trực tiếp vào đầu ra ba pha được thiết kế riêng cho biến tần chuyên để điều
khiển động cơ xoay chiều ba pha.
Với thực tế thiết bị hiện có và kiến thức chúng em được học tại trường, nên việc lựa chọn mô hình như
trên là hợp lý.
Chương 2
Truyền thông RS 232 máy tính
1. Cấu trúc RS232
1.1. Giới thiệu RS-232
RS-232 (tương ứng với chuẩn châu Âu là CCITT V.24) lúc đầu được xây dựng phục vụ chủ yếu
trong việc ghép nối điểm - điểm giữa hai thiết bị đầu cuối (DTE, Data terminal Equipment), ví dụ giữa hai
máy tính (PC, PLC, …), giữa máy tính và máy in, hoặc giữa một thiết bị đầu cuối và một thiết bị truyền
dữ liệu (DTE, Data terminal Equipment), ví dụ giữa máy tính và Modem

Chuẩn EIA/TIA-232F quy định ba loại giắc cắm RS - 232 là DB - 9 (chín chân), DB - 25 (25
chân) và ALT - A(26 chân), trong đó hai loại đầu được sử dụng rộng r•i hơn. Loại DB - 9 cũng đ• được
chuẩn hoá riêng trong EIA/TIA-574.

ý nghĩa các chân quan trọng được mô tả trong bảng sau

ý nghĩa của các chân quan trọng được mô tả như dưới đây.
- RxD: đường nhận dữ liệu
- TxD:đường gửi dữ liệu
- DTR: chân DTR thường ở trạng thái ON khi thiết bị đầu cuối sẵn sàng thiết lập kênh truyền
thông. Qua việc giữ mạch DTR ở trạng thái ON, thiết bị đầu cuối cho phép DCE của nó ở chế độ “tự trả
lời” chấp nhận lời gọi không yêu cầu. Mạch DTR ở trạng thái OFF chỉ khi thiết bị đầu cuối không muốn
DCE của nó chấp nhận lời gọi từ xa (chế độ cục bộ).
- DSR: cả hai modem chuyển mạch DSR sang ON khi một đường truyền thông đ• được thiết lập
giữa hai bên.
- DCD: chân này được sử dụng để kiểm soát truy nhập đường truyền. Một trạm nhận tín hiệu
DCD là OFFsex hiểu là trạm đối tác chưa đóng mạch yêu cầu gửi dữ liệu (Chân RTS) và vì thế có thể
đoạt quyền kiểm soát đường truyền nếu cần thiết. Ngược lại, tín hiệu DCD là ON chỉ thị bên đối tác đ•
gửi tín hiệu RTS và giành quyền kiểm soát đường truyền.
- RTS: dùng để kiểm soát chiều truyền dữ liệu. Khi một trạm cần gửi dữ liệu, nó đóng mạch RTS
sang ON để báo hiệu với modem của nó. Thông tin này cũng được chuyển tiếp tới modem xa.
- CTS: Khi CTS chuyển sang ON, một trạm được thông báo rằng modem của nó đ• sẵn sàng
nhận dữ liệu từ trạm và kiểm soát đường điện thoại cho việc truyền dữ liệu đi xa
RI: Khi modem nhận được một lời gọi, mạch RI chuyển ON/OFF một cách tuần tự với chuông điện thoại
để báo hiệu cho trạm đầu cuối. Tín hiệu này chỉ thị rằng một modem xa yêu cầu thiết lập liên kết dial-up.
1.4. Chế độ làm việc
Chế độ làm việc của hệ thống RS - 232 là hai chiều toàn phần, tức là hai thiết bị tham gia cùng có
thể thu và phát tín hiệu cùng một lúc. Như vậy, việc thực hiện truyền thông cần tối thiểu ba dây dẫn -
trong đó hai dây tín hiệu nối chéo các đầu thu phát của hai trạm và một dây đất. Với cấu hình tối thiểu này
việc đảm bảo độ an toàn truyền dẫn tín hiệu thuộc về trách nhiệm của phần mềm.

Định dạng của khung truyền dữ liệu theo chuẩn RS-232 như sau:

Khi không truyền dữ liệu, đường truyền sẽ ở trạng thái mark (điện áp -10V). Khi bắt đầu truyền, DTE sẽ
đưa ra xung Start (space: 10V) và sau đó lần lượt truyền từ D0 đến D7 và Parity, cuối cùng là xung Stop
(mark: -10V) để khôi phục trạng thái đường truyền. Dạng tín hiệu truyền mô tả như sau (truyền ký tự A):

Tín hiệu truyền của ký tự ‘A’
Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232 như sau:

Các sơ đồ khi kết nối dùng cổng nối tiếp:

Kết nối đơn giản trong truyền thông nối tiếp
Khi thực hiện kết nối như trên, quá trình truyền phải bảo đảm tốc độ ở đầu phát và thu giống nhau. Khi có
dữ liệu đến DTE, dữ liệu này sẽ được đưa vào bộ đệm và tạo ngắt. Ngoài ra, khi thực hiện kết nối giữa hai
DTE, ta còn dùng sơ đồ sau:

Kết nối trong truyền thông nối tiếp dùng tín hiệu bắt tay
Khi DTE1 cần truyền dữ liệu thì cho DTR tích cực tác động lên DSR của DTE2 cho biết sẵn sàng nhận
dữ liệu và cho biết đ• nhận được sóng mang của MODEM (ảo). Sau đó, DTE1 tích cực chân RTS để tác
động đến chân CTS của DTE2 cho biết DTE1 có thể nhận dữ liệu. Khi thực hiện kết nối giữa DTE và
DCE, do tốc độ truyền khác nhau nên phải thực hiện điều khiển lưu lượng. Quá trinh điều khiển này có
thể thực hiện bằng phần mềm hay phần cứng. Quá trình điều khiển bằng phần mềm thực hiện bằng hai ký
tự Xon và Xoff. Ký tự Xon được DCE gởi đi khi rảnh (có thể nhận dữ liệu). Nếu DCE bận thì sẽ gởi ký tự
Xoff. Quá trình điều khiển bằng phần cứng dùng hai chân RTS và CTS. Nếu DTE muốn truyền dữ liệu thì
sẽ gởi RTS để yêu cầu truyền, DCE nếu có khả năng nhận dữ liệu (đang rảnh) thì gởi lại CTS.
2. Phần mền truy xuất dữ liệu giao tiếp máy tính và plc
2.1. Truyền thông nối tiếp dùng ActiveX
a. Mô tả
Việc truyền thông nối tiếp trên Windows được thực hiện thông qua một ActiveX có sẵn là Microsoft
Comm Control ActiveX này dược lưu trữ trong file MSCOMM32.OCX. Quá trình này có hai khả năng

S: số bit stop (1, 1.5, 2)
• Commport:
Xác định số thứ tự của cổng truyền thông, cú pháp
Mscomm1.commport = portNumber
portNumber có giá trị từ 1 -99 (mặc định là 1)
• PortOpen:
Đặt trạng thái hay kiểm tra trạng thái đóng / mở của cổng nối tiếp, cú pháp
Mscomm1.portopen = True/False
True sẽ thực hiện việc mở cổng
False sẽ thực hiện việc đóng cổng
• Các thuộc tính nhận dữ liệu:
- Input: Nhận một chuỗi ký tự và xoá khỏ bộ đệm, cú pháp
Inputstring = mscomm1.input
Thuộc tính này kết hợp với thuộc tính Inputlen xác định số ký tự đọc vào. Nếu Inputlen = 0 thì sẽ đọc
toàn bộ dữ liệu có trong bộ đệm.
- InBuffercount: Số ký tự có trong bộ đệm nhận, cú pháp
Count = mscomm1.inbuffercount
- Inputsize: Đặt và xác định kích thước bộ đệm nhận tính bằng byte, cú pháp:
mscomm1.inbuffersize = Numbyte
Giá trị mặc định là 1024 byte. Kích thước boọ đệm này phải đử lớn để tránh tình trạng mất dữ liệu.
• Các thuộc tính xuất dữ liệu:
Cũng bao gồm các thuộc tính Output, OutBufferCount, OutBufferSize, chức năng của chúng cũng giống
như các thuộc tính nhận dữ liêu đ• trình bày ở trên.
• HandShaking:
Chọn giao thức bắt tay khi thực hiện truyền dữ liệu, cú pháp
Mscomm1.handshaking = protocol
Các giao thức truyền bào gồm
Protocol Giá trị Mô tả
ComNone 0 Không bắt tay(mặc định)
ComXon/Xoff 1 Bắt tay phần mềm(Xon/Xoff)

Sự kiện Oncomm xẩy ra bất cứ khi nào giá trị của thuộc tính CommEvent thay đổi. Các thuộc
tính RThreshold và SThreshold =0 sẽ cấm sự kiện OnComm khi thực hiện nhận hay gửi dữ liệu. Thông
thường SThreshold =0, RThreshold = 1.
• CommEvent:
Bảng các sự kiện
Sự kiện Giá trị Mô tả
ComEvsend 1 Đ• truyền ký tự
ComEvReceive 2 Khi có ký tự trong bộ đệm nhận
ComEvCTS 3 Có thay đổi trên CTS
ComEvDSR 4 Có thay đổ trên DSR
ComEvCD 5 Có thay đổi trên CD
ComEvRing 6 Phát hiện chuông
ComEvOF 7 Nhận ký tự kết thúc file
2.4. Thiết kế giao diện điều khiển
ứng dụng điều khiển ActiveX trong phần mềm Visual basic 6.0 giao diện điều khiển và giám sát
được thiết kế như sau:
? Giao diện điều khiển

Giao diện điều khiển cho phép người sử dụng điều khiển động cơ từ trên máy tính bằng nút hoặc bằng
cách truyền trực tiếp ký tự cần điều khiển xuống PLC tuỳ thuộc vào chương trình trong PLC.
- Nút MT điều khiển động cơ quay theo chiều đ• định trước
- Nút MN điều khiển động cơ quay ngược với chiều trước đó
- Nút Dung điều khiển động cớ dừng
- Nút xoa cho phép người dùng xoá những nội dung trong hai khung truyền và nhận
- Nút Mocong, Dongcong dùng điều khiển cổng nối tiếp RS232 của máy tính
- Nút Thoat dùng thoát khỏi giao diện điều khiển
- Nút Hienthi cho phép người sử dụng quan sát giao diện giám sát
? Giao diện giám sát

Với giao diện giám sát này người dùng có thế đọc được tốc độ động cơ trong ô tốc độ và nhìn thấy dạng

- Chế độ TERM là chế độ cho phép PLC được điều khiển RUN hay STOP từ trên máy lập trình hay máy
tính thông qua phần mềm MICROWIN 4.0, trong chế độ này cho phép tải chương trình xuống.
3.1.2 Cổng truyền thông RS485

S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với
thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác.
Chân Giải thích
1 Đất
2 24 VDC
3 Truyền và nhận giữ liệu
4 Không sử dụng
5 Đất
6 5VDC
7 24VDC
8 Truyền và nhận giữ liệu
9 Không sử dụng

Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 Paud.Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo
kiểu tự do là 300 đến 38.400.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS -232 cần có cáp nối PC/ PPI với bộ chuyển đổi
RS232/RS485.
3.2. Truyền thông Freeport PLC với máy tính
3.2.1 Giới thiệu truyền thông Freeport
Cổng truyền thông nối tiếp của PLC có thể được điều khiển bằng chương trình viết trong LAD hoặc STL.
Kiểu điều khiển cổng truyền thông bằng chương trình này được gọi là kiểu điều khiển tự do (Freeport
control). Khi xử dụng chế độ truyền thông freeport, tốc độ truyền tín hiệu, số bít được truyền cho một ký
tự, chế độ kiểm tra (Parity) phải được định nghĩa trong byte đặc biệt SMB30 như sau:

Chế độ ngắt truyền thông freeport chỉ có thể thực hiện được khi PLC ở chế độ RUN. Khai báo kiểu
Freeport cho ngắt truyền thông bằng cách đặt m• nhị phân 01 vào hai bit thấp của SMB30. Khi PLC đang

được thiết lập trong phần mềm MICROWIN4.0
? Câu lệnh lập trình truyền thông
Để sử dụng chế độ Freeport để truyền và nhận dữ liệu thì cần thiết lập byte nhớ đặc biệt SMB30 cho
port0 và SMB130 cho port1 gồm các thông số:
- Tốc độ truyền
- Số bit được truyền trong một byte dữ liệu
- Chế độ kiểm tra chẵn, lẽ
Nguyên tắc xây dựng được cho theo sơ đồ sau:

? Các câu lệnh truyền thông
Sau khi đ• thiết lập chế độ truyền thông Freeport chúng ta dùng các câu lệnh XMT, RCV để truyền và
nhận dữ liệu.

ý nghĩa các chân tín hiệu:
- EN chân cho phép làm việc dữ liệu kiểu bit
- TBL bảng dữ liệu cần gửi đi (đối với lệnh XMT) hoặc nhận về (Với lệnh RCV) dữ liệu kiểu
VB, IB, QB, MB, SB, SMB, *VD, *LD, *AC
- PORT cổng giao tiếp (tuỳ vào từng loại CPU) 0 hoặc 1
Sơ đồ tổ chức dữ liệu được ghi lên mạng như sau:

Ví dụ minh hoạ

Dùng lệnh XMT

Trong ví dụ này dữ liệu cần gửi đi nằm trong vùng nhớ VB100
Dùng lệnh RCV

Trong lệnh này dữ liệu nhận về lưu trữ trong vùng nhớ VB200.
? Ngắt và các câu lệnh xử lý ngắt
Ngoài hai lệnh truyền (XMT) và lệnh nhận (RCV) trong nội dung đề tài này chúng em còn sử dụng ngắt


Sơ đồ chân của cổng truyền thông trên PLC.
Bước 2: Kết nối PLC và biến tần.

3.3.2 Phần mềm truy xuất dữ liệu giao tiếp PLC và bến tần
- Để truy xuất dữ liệu giao tiếp PLC với biến tần chúng ta sử dụng phần mềm Step7 MICROWIN để lập
trình cho PLC thực hiện truyển thông với biến tần MM440. Và thư viện chuẩn USS của Step7 Microwin
cung cấp 14 chương trình con, 3 thủ tục ngắt và 1 tập lệnh gồm 8 lệnh hỗ trợ cho giao thức USS
Giáo thức USS sử dụng port1 cho truyền thông USS
Các lệnh USS tác động đến tất cả các bít SM với truyền thông freeport qua port 0
- Các lệnh sử dụng trong truyền thông USS
* Lệnh USS_INIT
Lệnh này dùng để bắt thiết lập giao thức USS để kết nối PLC và (mạng) biến tần.
Lệnh USS_INIT được dùng để cho phép và thiết lập hay không cho phép thiết lập giao tiếp với biến tần
MicroMaster. Lệnh USS sẽ được thực hiện khi không có lỗi nào xuất hiện. Lệnh này hoàn thành thì bit
DONE được set lập tức trước khi tiếp tục thực hiện các lệnh kế tiếp.

Lệnh này được thực hiện mỗi khi đầu vào EN được thiết lập bằng 1. Lệnh USS_INIT được thực hiện mỗi
khi có sự thay đổi trạng thái giao tiếp. Khi giao thức USS đ• được thiết lập, giao thức USS sẽ được loại bỏ
bằng cách thực thi một lệnh USS_INIT mới trước khi có sự thay đổi trong các thông số giao tiếp.
Giá trị của đầu vào USS cho phép chọn giao thức giao tiếp. Giá trị 1 cho phép dùng port 0 cho giao thức
USS. Giá trị 0 gán port1 cho giao thức ppi và loại bỏ giao thức USS.
Đầu vào BAUD thiết lập tốc độ baud: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 hay 3400 baud.
Đầu vào ACTIVE chỉ ra biến tần nào đang được tích cực. Đối với MicroMaster thì hỗ trợ địa chỉ từ 0 đến
30.
Khi lệnh USS_INIT được hoàn tất, bit DONE được thiết lập bằng 1, đầu ra ERR (byte) chứa kết quả của
việc thực hiện lệnh.
* Lệnh USS_CTRL.
Lệnh này dùng để điều khiển biến tần chạy, dừng, đảo chiều và thay đổi tốc độ.
Lệnh USS_CTRL được dùng để điều khiển một biến tần MicroMaster được tích cực. Lệnh USS_CTRL