Thiết Kế & Thi Công Mô Hình Điều Khiển 3 Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha

Thiết kế, thi công mô hình điều khiển giám sát ba động cơ không đồng bộ ba pha. Giải pháp tối ưu cho hệ thống tự động hóa công nghiệp, nâng cao hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Văn An Tôn
• Người hướng dẫn: Hoàng Minh Hạnh
• Trường học: Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức
• Chuyên ngành: Công Nghệ Tự Động
• Đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Điều Khiển Và Giám Sát Ba Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha
• Loại tài liệu: Nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2018 - 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Kết cấu của đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 2.1. Thuyết minh đề tài
• 2.2. Các đề tài, công trình liên quan
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 3.1. Màn hình HMI
• 3.2. Cảm biến điện dung LJ18A3
• 3.3. Hệ thống SCADA
• 3.4. Giao tiếp HMI-PLC
• 3.5. Kết nối giao diện SCADA trên máy tính với PLC
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH
• 5. CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Điều Khiển Giám Sát 3 Động Cơ Không Đồng Bộ

Trong môi trường công nghiệp hiện đại, việc điều khiển động cơ không đồng bộ đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Việc giám sát động cơ không đồng bộ giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu, giảm thiểu thời gian chết và kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Bài viết này sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về các phương pháp và công nghệ được sử dụng để điều khiển và giám sát 3 động cơ không đồng bộ, từ các hệ thống đơn giản đến các giải pháp tự động hóa phức tạp. Hiện nay trong công nghiệp và kể cả nông nghiệp đều đang được sử dụng các hệ thống tự động để nâng cao năng xuất. Như các dây chuyền trong nhà máy, từ khâu nhập – xử lý nguyên vật liệu cho đến khâu kiểm tra chất lượng và đóng gói, đều được tự động hóa, con người chỉ giám sát, điều khiển thông qua các hệ thống trung tâm. Các nhà máy sản xuất lớn trong nước như Cocacola, Samsung, Intel,… cũng đã tiếp cận và ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động, giảm thiểu nhân công và nâng cao chất lượng sản phẩm, năng suất sản xuất.

1.1. Tại Sao Điều Khiển và Giám Sát Động Cơ Lại Quan Trọng

Hiệu quả năng lượng, độ tin cậy và an toàn là những yếu tố then chốt trong vận hành hệ thống động cơ. Điều khiển chính xác cho phép tối ưu hóa hiệu suất, giảm tiêu thụ năng lượng, và ngăn ngừa các sự cố tiềm ẩn. Giám sát liên tục giúp phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường như quá nhiệt, rung động, hoặc dòng điện tăng đột biến, từ đó cho phép can thiệp kịp thời để tránh hư hỏng nặng. Ví dụ, trong một dây chuyền sản xuất, việc điều khiển chính xác tốc độ động cơ giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều, trong khi giám sát liên tục giúp phát hiện sớm các dấu hiệu mài mòn, cho phép lên kế hoạch bảo trì trước khi xảy ra sự cố dừng máy.

1.2. Các Thành Phần Cơ Bản Của Hệ Thống Điều Khiển Giám Sát

Một hệ thống điều khiển và giám sát hoàn chỉnh thường bao gồm các thành phần sau: Động cơ không đồng bộ 3 pha, thiết bị cảm biến (cảm biến dòng điện, cảm biến nhiệt độ, cảm biến tốc độ, cảm biến rung động), bộ điều khiển (PLC, vi điều khiển), giao diện người-máy (HMI, SCADA), và mạng truyền thông công nghiệp (Modbus, Profibus, Ethernet/IP). Các thiết bị cảm biến thu thập dữ liệu về trạng thái hoạt động của động cơ, bộ điều khiển xử lý dữ liệu và đưa ra các lệnh điều khiển, giao diện người-máy cho phép người vận hành theo dõi và điều khiển hệ thống, và mạng truyền thông cho phép trao đổi dữ liệu giữa các thành phần. Theo tài liệu gốc, “Màn hình HMI và máy tính được kết nối với PLC thông qua cổng Ethernet.”

II. Thách Thức Trong Điều Khiển 3 Động Cơ Không Đồng Bộ Hiệu Quả

Việc điều khiển nhiều động cơ không đồng bộ đồng thời đặt ra nhiều thách thức đáng kể. Sự tương tác giữa các động cơ, ảnh hưởng của tải trọng thay đổi, và yêu cầu về đồng bộ hóa là những yếu tố cần được xem xét cẩn thận. Ngoài ra, đảm bảo an toàn và bảo vệ động cơ khỏi các sự cố như quá tải, ngắn mạch cũng là một vấn đề quan trọng. Việc điều khiển và giám sát từ xa cũng phức tạp hơn khi có nhiều động cơ tham gia. Từ thực tế đó, với mục đích tổng hợp, áp dụng kiến thức chuyên ngành đã được học và tiếp thu các kiến thức mới, đề tài này thực hiện thiết kế và thi công mô hình điều khiển và giám sát ba động cơ, sử dụng 3 phần mềm là lập trình PLC với TIA Portal, thiết kế bản vẽ điện Eplan Electric P8 và lập trình HMI với EasyBuilder Pro, sinh viên sẽ được lập trình và vận hành hệ thống của mình.

2.1. Vấn Đề Đồng Bộ Hóa Tốc Độ và Mô men Xoắn

Trong nhiều ứng dụng, việc đồng bộ hóa tốc độ và mô-men xoắn giữa các động cơ là rất quan trọng. Ví dụ, trong hệ thống băng tải, các động cơ phải hoạt động ở cùng tốc độ để đảm bảo vật liệu được vận chuyển một cách ổn định. Các phương pháp điều khiển vector hoặc điều khiển moment có thể được sử dụng để đạt được đồng bộ hóa chính xác, nhưng đòi hỏi các thuật toán phức tạp và hệ thống phản hồi chính xác. Theo tài liệu gốc, "Ở chế độ tự động, động cơ sẽ được điều khiển và giám sát thông qua giao diện SCADA trên máy tính và màn hình HMI với ba chế độ hoạt động: + Hoạt động tuần tự theo thời gian. + Hoạt động theo cảm biến. + Hoạt động theo nút nhấn."

2.2. Quản Lý Tải Trọng và Cân Bằng Tải

Khi có nhiều động cơ cùng chia sẻ một tải trọng, việc đảm bảo cân bằng tải là rất quan trọng để tránh quá tải cho một động cơ cụ thể và kéo dài tuổi thọ của tất cả các động cơ. Các kỹ thuật cân bằng tải có thể được sử dụng để phân phối tải trọng một cách đồng đều giữa các động cơ, dựa trên các thông số như dòng điện, tốc độ, hoặc mô-men xoắn. Việc giám sát liên tục tải trọng của từng động cơ là cần thiết để phát hiện và điều chỉnh bất kỳ sự mất cân bằng nào.

2.3. Bảo Vệ Động Cơ Khỏi Các Sự Cố

Các sự cố như quá tải, ngắn mạch, mất pha, hoặc điện áp thấp có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho động cơ không đồng bộ. Các thiết bị bảo vệ như rơ le quá tải, cầu chì, và bộ ngắt mạch cần được sử dụng để ngăn ngừa các sự cố này. Hệ thống giám sát cần có khả năng phát hiện sớm các dấu hiệu của sự cố và kích hoạt các biện pháp bảo vệ kịp thời. Ví dụ, cảm biến dòng điện có thể được sử dụng để phát hiện quá tải, và rơ le nhiệt có thể được sử dụng để bảo vệ động cơ khỏi quá nhiệt.

III. Phương Pháp Điều Khiển Tối Ưu 3 Động Cơ Không Đồng Bộ 3 Pha

Có nhiều phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ, từ các phương pháp đơn giản như điều khiển trực tiếp (DOL) đến các phương pháp phức tạp hơn như điều khiển biến tần (VFD) và điều khiển vector. Lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng, bao gồm độ chính xác, hiệu suất, và chi phí. Ngoài ra, việc sử dụng PLC và HMI giúp tăng cường khả năng điều khiển và giám sát. Đề tài tập trung vào nghiên cứu cách điều khiển và giám sát ba động cơ với các chế độ chạy khác nhau thông qua giao diện SCADA và màn hình HMI.

3.1. Điều Khiển Biến Tần VFD Cho Độ Chính Xác Cao

Điều khiển biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ một cách linh hoạt và chính xác. Bằng cách thay đổi tần số và điện áp cung cấp cho động cơ, VFD có thể đáp ứng các yêu cầu khác nhau của ứng dụng. VFD cũng cung cấp các tính năng bảo vệ động cơ như quá tải, quá áp, và ngắn mạch. "S7-1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C. Mỗi loại CPU có đặc điểm và tính năng khác nhau, thích hợp cho từng loại ứng dụng."

3.2. Sử Dụng PLC Để Tự Động Hóa Quy Trình Điều Khiển

PLC (Programmable Logic Controller) là một bộ điều khiển lập trình được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp. PLC có thể được lập trình để thực hiện các thuật toán điều khiển phức tạp, dựa trên các tín hiệu từ cảm biến và các thông số cài đặt. Việc sử dụng PLC giúp tự động hóa quy trình điều khiển và giảm thiểu sự can thiệp của con người. Theo tài liệu gốc, "Màn hình HMI và máy tính được kết nối với PLC thông qua cổng Ethernet. Ngõ vào của PLC được kết nối với cảm biến và nút nhấn, ngõ ra của PLC kết nối với ba contactor để điều khiển ba động cơ."

3.3. Giao Diện HMI và SCADA Cho Giám Sát Trực Quan

Giao diện HMI (Human-Machine Interface) và SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) cung cấp một giao diện trực quan cho người vận hành để theo dõi và điều khiển hệ thống động cơ. HMI thường là một màn hình cảm ứng được đặt tại chỗ, trong khi SCADA là một hệ thống phần mềm chạy trên máy tính, cho phép giám sát và điều khiển từ xa. Cả hai đều cho phép hiển thị các thông số quan trọng như tốc độ, dòng điện, nhiệt độ, và cho phép điều chỉnh các cài đặt điều khiển. Theo tài liệu gốc, “HMI luôn có trong các hệ SCADA hiện đại, vị trí của HMI ở cấp điều khiển, giám sát.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Điều Khiển 3 Động Cơ Trong Băng Tải

Một ví dụ điển hình về ứng dụng điều khiển 3 động cơ không đồng bộ là trong hệ thống băng tải. Các động cơ được sử dụng để dẫn động các phần khác nhau của băng tải, và việc đồng bộ hóa tốc độ và mô-men xoắn là rất quan trọng để đảm bảo vật liệu được vận chuyển một cách ổn định. Hệ thống giám sát có thể được sử dụng để phát hiện các sự cố như kẹt băng tải hoặc quá tải động cơ. Mô hình điều khiển và giám sát ba động cơ hoạt động theo quy trình như sau: - Màn hình HMI và máy tính được kết nối với PLC thông qua cổng Ehernet. - Ngõ vào của PLC được kết nối với cảm biến và nút nhấn, ngõ ra của PLC kết nối với ba contactor để điều khiển ba động cơ.

4.1. Đồng Bộ Tốc Độ Để Vận Chuyển Ổn Định

Sử dụng điều khiển biến tần và PLC để đồng bộ hóa tốc độ của các động cơ, đảm bảo vật liệu được vận chuyển một cách liên tục và không bị trượt hoặc rơi. Các thuật toán điều khiển vòng kín có thể được sử dụng để duy trì tốc độ ổn định, bất kể sự thay đổi của tải trọng.

4.2. Giám Sát Tải Trọng Để Ngăn Ngừa Quá Tải

Sử dụng cảm biến dòng điện để giám sát tải trọng của từng động cơ, và cảnh báo nếu phát hiện quá tải. PLC có thể được lập trình để giảm tốc độ hoặc dừng động cơ nếu tải trọng vượt quá ngưỡng cho phép, ngăn ngừa hư hỏng.Theo tài liệu gốc, "Trên bảng điện có nút chuyển mạch để chọn chế độ chạy tự động điều khiển trên SCADA và HMI, hoặc điều khiển bằng nút nhấn trên bảng điện."

4.3. Điều Khiển Từ Xa Thông Qua SCADA

Sử dụng hệ thống SCADA để điều khiển và giám sát hệ thống băng tải từ xa. Người vận hành có thể theo dõi các thông số quan trọng, điều chỉnh tốc độ, và khởi động hoặc dừng động cơ từ bất kỳ đâu có kết nối mạng. SCADA cũng có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu về hiệu suất hoạt động của hệ thống, cho phép phân tích và cải thiện.

V. Kết Luận Xu Hướng Phát Triển Trong Điều Khiển 3 Động Cơ

Việc điều khiển và giám sát 3 động cơ không đồng bộ là một lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng, với nhiều tiến bộ trong công nghệ và phương pháp. Xu hướng hiện nay là tích hợp các hệ thống điều khiển với các nền tảng đám mây, sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để tối ưu hóa hiệu suất, và tăng cường khả năng tự chẩn đoán và bảo trì. Bên cạnh đó, đề tài sẽ giúp cho sinh viên tìm hiểu và nghiên cứu các kiến thức mới, nghiên cứu về điều khiển giám sát hệ thống cũng như cách lắp đặt bảng điện.

5.1. Điều Khiển và Giám Sát Dựa Trên Nền Tảng Đám Mây

Việc tích hợp các hệ thống điều khiển với nền tảng đám mây cho phép thu thập và phân tích dữ liệu từ xa, cung cấp cái nhìn toàn diện về hiệu suất hoạt động của động cơ. Các thuật toán AI có thể được sử dụng để dự đoán các sự cố tiềm ẩn và đưa ra các khuyến nghị bảo trì. Ví dụ, dữ liệu về nhiệt độ, rung động, và dòng điện có thể được phân tích để phát hiện các dấu hiệu mài mòn và lên kế hoạch thay thế các bộ phận trước khi chúng hỏng hóc.

5.2. Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Với Trí Tuệ Nhân Tạo AI

AI có thể được sử dụng để tối ưu hóa các thông số điều khiển, dựa trên các yếu tố như tải trọng, nhiệt độ, và điện áp. Các thuật toán học máy có thể học hỏi từ dữ liệu lịch sử và đưa ra các điều chỉnh tự động để cải thiện hiệu suất và giảm tiêu thụ năng lượng. Ví dụ, AI có thể điều chỉnh tốc độ của động cơ để đáp ứng nhu cầu thực tế, thay vì hoạt động ở tốc độ tối đa liên tục.

5.3. Tự Chẩn Đoán và Bảo Trì Dự Đoán

Các hệ thống giám sát thông minh có thể tự động chẩn đoán các sự cố và đưa ra các khuyến nghị bảo trì. Dữ liệu từ cảm biến có thể được sử dụng để phát hiện các dấu hiệu bất thường như rung động quá mức hoặc quá nhiệt, và kích hoạt các cảnh báo hoặc các biện pháp khắc phục. Các thuật toán bảo trì dự đoán có thể dự đoán thời gian hỏng hóc của các bộ phận và lên kế hoạch thay thế chúng trước khi chúng gây ra sự cố dừng máy. Nguyễn Văn An Tôn 41'

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1. Tính cấp thiết của đề tài 1. Mục tiêu và nhiệm vụ 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.

Phương pháp nghiên cứu 1. Kết cấu của đồ án CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2. Thuyết minh đề tài 2. Các đề tài, công trình liên quan CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.

Màn hình HMI 3. Cảm biến điện dung LJ18A3 3. Hệ thống SCADA 3. Giao tiếp HMI-PLC 3.

Kết nối giao diện SCADA trên máy tính với PLC CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT ĐỀ TÀI TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn An Tôn 5 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2. Dẫn nhập Một dây chuyền sản xuất thường được phân chia thành nhiều phân đoạn, có thể được phân bố tại nhiều vị trí cách xa nhau nên việc điều khiển giám sát từ xa là rất cần thiết. Đề tài tập trung vào nghiên cứu cách điều khiển và giám sát ba động cơ với các chế độ chạy khác nhau thông qua giao diện SCADA và màn hình HMI. - Mô hình của đề tài có sơ đồ khối như sau: CẢM BIẾN ĐỘNG CƠ 1 SCADA ETHERNET PLC S7-1200 ĐỘNG CƠ 2 HMI ĐỘNG CƠ 2 NÚT NHẤN Hình2.

Sơ đồ khối mô hình điều khiển ba động cơ Mô hình điều khiển và giám sát ba động cơ hoạt động theo quy trình như sau: - Màn hình HMI và máy tính được kết nối với PLC thông qua cổng Ehernet. - Ngõ vào của PLC được kết nối với cảm biến và nút nhấn, ngõ ra của PLC kết nối với ba contactor để điều khiển ba động cơ. - Trên bảng điện có nút chuyển mạch để chọn chế độ chạy tự động điều khiển trên SCADA và HMI, hoặc điều khiển bằng nút nhấn trên bảng điện. - Ở chế độ tự động, động cơ sẽ được điều khiển và giám sát thông qua giao diện SCADA trên máy tính và màn hình HMI với ba chế độ hoạt động: + Hoạt động tuần tự theo thời gian.

+ Hoạt động theo cảm biến. + Hoạt động theo nút nhấn. Nguyễn Văn An Tôn 6 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh 2. Thuyết minh để tài: - Phác thảo mô hình: Hình2.

Phác thảo mô hình - Mô hình đề tài thực hiện quy trình điều khiển giám sát ba động cơ thông qua màn hình HMI và máy tính. Bao gồm các thiết bị dự kiến sau: + Mô hình có 1 máy tính điều khiển được cài đặt phần mềm TIA Portal V14 và phần mềm SIMATIC WinCC RT Advanced. + Mô hình sử dụng PLC S7-1200 để điều khiển hoạt động và hiển thị giá trị lên màn hình HMI. + Mô hình sử dụng 2 cảm biến tiệm cận LJ18A3-8-Z/BY để làm tín hiệu ngõ vào khi hoạt động theo chế độ cảm biến.

+ Mô hình có 1 bộ chia mạng để kết nối máy tính và HMI với PLC. + Mô hình sử dụng 3 động cơ không đồng bộ ba pha và các loại khí cụ điện( cầu chì, tủ điện, đây điện, máng dẫn cáp,… ) Nguyễn Văn An Tôn 7 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh 2. Các đề tài, công trình liên quan - Đồ án: ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT ĐỘNG CƠ AC VỚI AVR VÀ WINCC (Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh, sinh viên thực hiện: Nguyễn Quang Hòa - Phạm Đức Huy, người hướng dẫn: Trần Văn Trinh) + Đặc điểm đồ án: Đề tài sử dụng phần mềm WinCC và màn hình HMI để giám sát động cơ và dùng vi điều khiển AVR – Mega 8 để điều khiển. + Ưu điểm: Sử dụng vi điều khiển để điều khiển có chi phí thấp hơn rất nhiều so với dùng PLC.

+Nhược điểm: phải sử dụng thêm bộ chuyển đổi để giao tiếp vi điều khiển với máy tính. Mạch điều khiển phức tạp. Nguyễn Văn An Tôn 8 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.PLC Khái niệm: - PLC viết tắt là Programmable Logic Controller: là thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. - Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện.

Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo.

Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell,… Cấu trúc của PLC: - Tất cả các PLC đều có thành phần chính là: Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM). Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC. Các Module vào / ra.

- Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình.

Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS485, … Nguyễn Văn An Tôn 9 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh Nguyên lý hoạt động: - CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.

- Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: Address Bus: + Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau. + Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu. + Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC. - Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus.

Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song. - Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC.

Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế. - Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHz. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.

Nguyễn Văn An Tôn 10 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh 3.2 PLC SIEMENS S7-1200 Đặc điểm: - PLC S7 - 1200 là một dòng PLC mới của SIEMENS, là thiết bị tự động hóa đơn giản nhưng có độ chính xác cao. PLC Siemens S7 - 1200 được thiết kế dạng module nhỏ gọn, linh hoạt, phù hợp cho một loạt các ứng dụng. PLC S7 – 1200 của Siemens có một giao diện truyền thông đáp ứng tiêu chuẩn cao nhất của truyền thông công nghiệp và đầy đủ các tính năng công Hình 3.1 CPU SIMATIC S7-1200 nghệ mạnh mẽ tích hợp sẵn làm cho nó trở thành một giải pháp tự động hóa hoàn chỉnh và toàn diện. - Đặc điểm nổi bật là S7-1200 được tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet), sử dụng chung một phần mềm Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC và các màn hình HMI.

Điều này giúp cho việc thiết kế, lập trình, thi công hệ thống điều khiển được nhanh chóng, đơn giản. - S7-1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C. Mỗi loại CPU có đặc điểm và tính năng khác nhau, thích hợp cho từng loại ứng dụng. - Tính năng : + Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC + Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở + Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo + Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s + Hỗ trợ 16 kết nối ethernet + TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol Nguyễn Văn An Tôn 11 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh - Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình: + 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz + 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái servo (servo drive) + Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ.

+ 16 bộ điều khiển PID với Hình3.2 Các ngõ I/0 của PLC S7-1200 tính năng tự động xác định thông số điểu khiển (auto-tune functionality) - Thiết kế linh hoạt: + Mở rộng tín hiệu vào/ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn trực tiếp phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà không thay đổi kích thước hệ điều khiển. + Mỗi CPU có thể kết nối 8 module mở rộng tín hiệu vào/ra. + Ngõ vào analog 0-10V được tích hợp trên CPU. + 3 module truyền thông có thể kết nối vào CPU mở rộng khả năng truyền thông, module RS232 hay RS485.

+ 50KB work memory, 2MB load memory. + Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay khi cập nhật firmware. Nguyễn Văn An Tôn 12 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh 3. Màn hình HMI 3.