Đồ án HCMUTE: Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát vitme chính xác qua internet

Đồ án nghiên cứu hcmute thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát mô hình cơ cấu chuyển động vitme chính xác qua, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài

• Tác giả: Nguyễn Thanh Tùng
• Người hướng dẫn: TS. Trương Đình Nhơn
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Điện Tử- Truyền Thông
• Đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát mô hình cơ cấu chuyển động vitme chính xác qua internet
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Bố cục của Đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Giới thiệu chung về hệ thống chuyển động vitme
• 2.2. Phân loại
• 2.3. Kết cấu bộ truyền vitme đai ốc bi
• 2.4. Cách xác định bước ren trên vitme
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
• 3.1. Tổng quan phần cứng
• 3.1.1. Giới thiệu về công nghệ điều khiển động cơ Servo
• 3.1.2. Cấu hình hệ thống động cơ servo
• 3.1.3. Bộ điều khiển động cơ
• 3.2. Ưu điểm khi dùng HMI
• 3.3. Hạn chế của HMI
• 3.4. Giới thiệu và phân loại
• 3.5. Nguyên lý hoạt động của encoder
• 3.6. Mạng EtherNet công nghiệp
• 3.6.1. Tổng quan về mạng Ethernet công nghiệp
• 3.6.2. Thiết kế, tính toán và lựa chọn phần cứng
• 3.6.2.1. Yêu cầu của hệ thống
• 3.6.2.2. Tính toán và lựa chọn thiết bị
• 3.6.2.2.1. Bộ điều khiển động cơ servo
• 3.6.2.2.2. Khối điều khiển trung tâm
• 3.6.2.2.2.1. Mô-đun cấp nguồn
• 3.6.2.2.2.2. Mô-đun Ethernet
• 3.6.2.2.2.3. Khối truyền thông
• 3.6.2.2.3. Các thiết bị ngoại vi
• 3.6.2.2.4. Bảng lựa chọn thiết bị
• 3.6.2.2.5. Kiến trúc tổng quan của hệ thống
• 3.6.2.2.6. Sơ đồ kết nối phần cứng
• 3.6.2.2.7. Sơ đồ tổng quan hệ thống
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM
• 4.1. Tổng quan phần mềm sử dụng trong đề tài
• 4.2. Wonderware induSoft Web studio
• 4.3. Lập trình cho RSLogix5000
• 4.3.1. Cấu trúc của project trong RSLogix5000
• 4.3.2. Add-On Instruction trong RSLogix5000
• 4.3.3. Sử dụng User Defined trong RSLogix5000
• 4.4. Thiết kế các tính năng trong Wonderware induSoft Web studio
• 4.5. Thiết kế web để có thể điều khiển servo qua internet
• 4.6. Điều chỉnh và cài đặt trên Motionview
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT
• 5.1. Nhận xét kết quả
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Thiết kế hệ thống điều khiển

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát mô hình cơ cấu chuyển động vitme chính xác qua internet tại HCMUTE tập trung vào việc xây dựng một hệ thống điều khiển chính xác cho chuyển động vitme. Hệ thống sử dụng công nghệ của hãng Rockwell Automation, bao gồm PLC ControlLogix, servo driver Kinetix K300, và các cảm biến. Mục tiêu chính là đảm bảo độ chính xác cao trong điều khiển vị trí và tốc độ của vitme, đồng thời cho phép giám sát từ xa qua internet. Hệ thống tích hợp giao diện người dùng (HMI) và phần mềm SCADA để điều khiển và giám sát hiệu quả. Các thuật toán điều khiển được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất và độ ổn định của hệ thống. Công nghệ Internet of Things (IoT) được ứng dụng để kết nối hệ thống với internet, cho phép giám sát và điều khiển từ xa.

1.1. Lựa chọn phần cứng

Việc lựa chọn phần cứng phù hợp là yếu tố then chốt đảm bảo hiệu quả của hệ thống. Đồ án sử dụng PLC ControlLogix 1756-L60 như bộ điều khiển trung tâm, có khả năng xử lý tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển servo motor. Servo driver Kinetix K300 được lựa chọn nhờ khả năng điều khiển chính xác động cơ servo, đảm bảo độ chính xác cao trong điều khiển chuyển động vitme. Các mô-đun bổ sung như mô-đun Ethernet và mô-đun nguồn được chọn để đáp ứng yêu cầu kết nối và cấp nguồn cho hệ thống. Cảm biến vị trí (encoder) cung cấp thông tin phản hồi về vị trí thực tế của vitme, giúp hệ thống điều khiển có độ chính xác cao. Thiết kế hệ thống chú trọng đến tính khả thi và độ tin cậy của phần cứng, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định trong thời gian dài. Việc lựa chọn phần cứng được dựa trên các thông số kỹ thuật, yêu cầu về độ chính xác và khả năng tích hợp.

1.2. Thiết kế phần mềm

Phần mềm đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và giám sát hệ thống. Phần mềm điều khiển được lập trình trên nền tảng RSLogix 5000, sử dụng ngôn ngữ lập trình ladder logic để điều khiển PLC. Giao diện người dùng (HMI) được thiết kế trên nền tảng Wonderware induSoft Web Studio 8.0, cung cấp giao diện trực quan và dễ sử dụng cho người vận hành. Phần mềm giám sát SCADA cho phép người dùng theo dõi các thông số hoạt động của hệ thống, bao gồm vị trí, tốc độ và trạng thái của vitme. Phần mềm MotionView hỗ trợ thiết lập và cấu hình các tham số điều khiển servo motor. Việc thiết kế phần mềm được tối ưu hóa để đảm bảo khả năng vận hành ổn định, dễ dàng bảo trì và mở rộng hệ thống trong tương lai. Phần mềm được thiết kế để tương thích với các thiết bị phần cứng đã chọn.

1.3. Điều khiển từ xa qua internet

Hệ thống được thiết kế để cho phép điều khiển từ xa qua internet, tận dụng công nghệ Internet of Things (IoT). Điều này giúp người dùng giám sát và điều khiển hệ thống từ bất kỳ đâu có kết nối internet. An ninh mạng được xem xét kỹ lưỡng trong thiết kế hệ thống, nhằm đảm bảo bảo mật dữ liệu và ngăn chặn truy cập trái phép. Việc triển khai điều khiển từ xa qua internet đòi hỏi sự kết hợp hài hòa giữa phần cứng và phần mềm, đảm bảo tính ổn định và an toàn của hệ thống. Kết nối internet được thiết kế an toàn, tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp và đảm bảo an ninh mạng. Hệ thống giám sát từ xa giúp người dùng thuận tiện trong việc theo dõi và xử lý sự cố kịp thời, nâng cao hiệu quả quản lý.

II. Kết quả và nhận xét

Đồ án đã thành công trong việc thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiển vitme chính xác qua internet. Hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác và khả năng giám sát từ xa. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống có độ chính xác cao trong việc điều khiển vị trí và tốc độ của vitme. Giao diện người dùng thân thiện và dễ sử dụng. Việc sử dụng công nghệ IoT đã mở rộng khả năng giám sát và điều khiển hệ thống, tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý và bảo trì. Tuy nhiên, một số hạn chế cần được cải thiện trong các phiên bản sau, ví dụ như tối ưu hóa thuật toán điều khiển để giảm thiểu thời gian phản hồi và nâng cao độ chính xác hơn nữa.

2.1. Phân tích kết quả

Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống đạt được độ chính xác cao trong việc điều khiển vị trí và tốc độ của vitme. Thời gian phản hồi của hệ thống nhanh, đáp ứng được yêu cầu của ứng dụng. Giao diện người dùng trực quan, dễ sử dụng, giúp người vận hành dễ dàng giám sát và điều khiển hệ thống. Khả năng điều khiển từ xa qua internet hoạt động ổn định, cho phép giám sát và điều khiển hệ thống từ bất kỳ đâu có kết nối internet. Dữ liệu được lưu trữ và hiển thị một cách rõ ràng, giúp người dùng dễ dàng phân tích và đánh giá hiệu suất của hệ thống. Phân tích dữ liệu cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và đáng tin cậy. Mô phỏng hệ thống trước khi xây dựng đã giúp dự đoán và khắc phục một số lỗi tiềm ẩn.

2.2. Ứng dụng thực tiễn

Hệ thống điều khiển vitme chính xác qua internet có nhiều ứng dụng thực tiễn trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Hệ thống có thể được ứng dụng trong các máy móc tự động, hệ thống sản xuất thông minh, robot công nghiệp, và các thiết bị tự động hóa khác. Khả năng giám sát từ xa giúp người dùng tiết kiệm thời gian và chi phí trong việc quản lý và bảo trì hệ thống. Độ chính xác cao của hệ thống giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất. Ứng dụng thực tế của đồ án có thể được mở rộng ra các lĩnh vực khác như y tế, nông nghiệp, và hàng không vũ trụ. Hệ thống có tiềm năng lớn trong việc tự động hóa các quy trình sản xuất và tăng cường hiệu quả hoạt động của các doanh nghiệp.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa và sự phát triển của cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0, các hệ thống máy công cụ điều khiển số (CNC), máy tự động hóa công nghiệp và các cơ cấu cơ khí chính xác đòi hỏi khả năng định vị chuyển động với độ tin cậy và độ chính xác cao. Cơ cấu trục vít me kết hợp đai ốc bi (ball screw) là thành phần cốt lõi nhằm chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến trong hầu hết các thiết bị chế tạo máy hiện đại. Cùng với việc tự động hóa các dây chuyền sản xuất nhằm giảm thiểu sự can thiệp trực tiếp của con người, vai trò của người vận hành chuyển dịch chủ yếu sang công tác giám sát, chẩn đoán và điều hành từ xa qua mạng truyền thông công nghiệp và Internet.

Đề tài "Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát mô hình cơ cấu chuyển động vitme chính xác qua internet" được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Thanh Tùng và Vũ Văn Thường dưới sự hướng dẫn của TS. Trương Đình Nhơn tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (Khoa Đào tạo Chất lượng cao, ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông). Đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trong việc tiếp cận, làm chủ các giải pháp phần cứng và phần mềm tự động hóa công nghiệp của hãng Rockwell Automation (Hoa Kỳ), tích hợp công nghệ điều khiển động cơ servo, lập trình PLC và hệ thống thu thập dữ liệu, giám sát (SCADA) qua Internet.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm 7 nội dung cụ thể:

1. Hiểu được nguyên lý hoạt động của một số loại chuyển động chính xác liên quan đến cơ cấu vít me.
2. Hoàn thành mô hình điều khiển và giám sát hệ thống chuyển động vít me chính xác.
3. Hiểu và kết nối đồng bộ các thiết bị phần cứng trong hệ thống.
4. Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và thiết lập cấu hình bộ điều khiển servo driver Kinetix 300 (K300).
5. Nghiên cứu và làm chủ các thiết bị phần cứng cùng các phần mềm chuyên dụng của hãng Rockwell Automation.
6. Xây dựng giao diện SCADA để giám sát, hiển thị, điều khiển và chẩn đoán tình trạng hoạt động của các thiết bị.
7. Thiết lập chức năng lưu trữ dữ liệu, xuất báo cáo và biểu đồ trực tuyến định kỳ (theo ngày, theo tháng) dưới dạng tệp PDF nhằm hỗ trợ công tác quản lý.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành 5 công việc chính:

1. Khảo sát, tìm hiểu các hệ thống chuyển động cơ điện tử trên thị trường.
2. Thiết lập cấu hình phần mềm cho bộ điều khiển servo driver Kinetix 300 điều khiển bàn trượt vít me.
3. Nhận diện và xử lý, khắc phục các sự cố kỹ thuật khi servo hoặc hệ thống phát sinh lỗi.
4. Lập trình điều khiển cho PLC, thiết kế hệ thống giao diện SCADA và tích hợp Web Server.
5. Khảo sát nguyên lý, thông số kỹ thuật và phương pháp đấu nối của toàn bộ thiết bị trong hệ thống.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều khiển vị trí chuyển động thẳng sử dụng động cơ servo AC, bộ điều khiển Kinetix 300, bộ điều khiển logic khả trình PLC ControlLogix và cơ cấu truyền động trục vít me đai ốc bi.
• Phạm vi phần cứng: Bộ điều khiển lập trình ControlLogix 1756-L60 (1756-L60M03SE), mô-đun nguồn 1756-PA75/B, mô-đun truyền thông 1756-ENBT (EtherNet/IP), bộ điều khiển Kinetix 300 servo drive, động cơ AC Servo MPL-B220T-VJ42 AA, aptomat khối NDM1-63, công tắc hành trình KW8-XILIE, cảm biến tiệm cận Autonics PR12-2DP, switch mạng Tenda, bộ nguồn 24VDC, khung nhôm định hình và bàn trượt vít me gắn thước lá kiểm chứng.
• Phạm vi phần mềm: Bộ phần mềm của Rockwell Automation (RSLogix 5000 / Studio 5000 Logix Designer, RSLinx Classic, MotionView Software), phần mềm giao diện SCADA Wonderware InduSoft Web Studio 8.0, Microsoft Visio 2013 và môi trường ảo hóa VMware Workstation V12.
• Phạm vi thời gian và địa điểm: Đề tài thực hiện từ tháng 03/2018 đến tháng 07/2018 tại Bộ môn Điều khiển - Tự động hóa, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án tập trung vào hai mảng chính: cơ học truyền động chính xác và lý thuyết điều khiển tự động vòng kín.

Về cơ cấu truyền động vít me bi, trục vít me và đai ốc bi hoạt động theo nguyên lý biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến dựa trên ma sát lăn của các viên bi thép tuần hoàn trong rãnh ren. Tiếp xúc lăn giúp giảm thiểu ma sát, nâng cao hiệu suất truyền động lên gần bằng 0,9 - 0,95, loại trừ khe hở dọc trục và duy trì độ cứng vững khi làm việc ở tốc độ cao. Kết cấu đai ốc bi được phân loại dựa trên kiểu hồi bi (hồi bi trong, hồi bi ngoài) và hình dáng đai ốc:

• Đai ốc dạng "U, I, M" (SFUR/SFUL): Tuần hoàn trong, nhỏ gọn, dùng cho cơ cấu chuẩn.
• Đai ốc dạng "V" (SFVR/SFVL): Tuần hoàn ngoài, chịu tải trọng nặng và tốc độ vận hành cao.
• Đai ốc dạng "K" (SFKR/SFKL): Tuần hoàn kín, thích hợp cho cơ cấu gọn nhẹ, chuyển động tinh xảo.
• Đai ốc dạng "S" (SFSR/SFSL): Tuần hoàn qua nắp bịt đầu/cuối, cách âm và chống bụi tốt.
• Bước ren vít me được phân chia theo biên dạng mặt cắt (ren tam giác kẹp chặt, ren thang, ren vuông, ren răng cưa truyền tải một chiều, ren tròn) và được xác định thông qua phương pháp đo thực nghiệm bằng thước lá/thước cặp chia cho số bước ren tương ứng.

Về lý thuyết điều khiển chuyển động động cơ servo, hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý điều khiển phản hồi âm với 3 mạch vòng điều khiển kín lồng nhau:

1. Mạch vòng dòng điện (Current/Torque Loop): Điều khiển điện áp và dòng điện cấp cho cuộn dây stator thông qua cầu biến tần IGBT nhằm kiểm soát chính xác mô-men xoấn sinh ra theo thời gian thực.
2. Mạch vòng tốc độ (Velocity Loop): So sánh vận tốc đặt với tín hiệu vận tốc phản hồi từ encoder, tự động điều chỉnh lệnh dòng điện để bù trừ sai lệch tốc độ do biến thiên tải trọng và lực quán tính.
3. Mạch vòng vị trí (Position Loop): So sánh xung vị trí đặt từ bộ điều khiển trung tâm với vị trí thực tế của trục động cơ hoặc bàn trượt từ encoder để triệt tiêu sai số vị trí tuyệt đối.

Bộ mã hóa xung vòng quay (Encoder) đóng vai trò cảm biến phản hồi:

• Encoder tương đối (Incremental Encoder): Sử dụng đĩa quang học với hai kênh tín hiệu xung A và B lệch pha nhau 90 độ (1/4 chu kỳ) để xác định tốc độ và chiều quay, kết hợp xung pha Z (xung Zero) để xác định điểm gốc tham chiếu.
• Encoder tuyệt đối (Absolute Encoder): Sử dụng đĩa mã hóa dạng nhị phân hoặc mã Gray (độ phân giải 12-bit tương ứng 4096 trạng thái/vòng hoặc lên tới 20-bit) nhằm cung cấp giá trị góc quay tuyệt đối duy nhất ngay khi cấp nguồn mà không cần chạy về vị trí chuẩn ban đầu.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa nghiên cứu tài liệu kỹ thuật chuyên sâu (Datasheet, User Manual của hãng Allen-Bradley, tiêu chuẩn mạng TIA-1005), phương pháp tính toán thiết kế kỹ thuật, lập trình điều khiển theo chuẩn IEC 61131-3 (ngôn ngữ Ladder Diagram) và phương pháp thực nghiệm kiểm chứng trên mô hình phần cứng thực tế.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống điều khiển và giám sát được tổ chức theo kiến trúc phân tầng, phân định rõ ràng giữa tầng chấp hành cơ khí, tầng điều khiển cục bộ, tầng điều khiển trung tâm và tầng giám sát điều hành qua mạng.

Khối chức năng	Thiết bị / Phần mềm sử dụng	Thông số kỹ thuật / Vai trò
Khối nguồn	1756-PA75/B, Nguồn xung 24VDC, MCB NDM1-63	Nguồn cấp AC 85-265V vào PLC, cấp nguồn 24VDC cho cảm biến, I/O và bảo vệ quá tải
Khối điều khiển trung tâm	PLC ControlLogix 1756-L60 (1756-L60M03SE)	CPU xử lý logic chính, quản lý chương trình điều khiển, bộ nhớ RAM lưu trữ dữ liệu
Khối truyền thông	Mô-đun 1756-ENBT, Switch Tenda	Chuẩn EtherNet/IP công nghiệp, hỗ trợ quản lý gói tin Broadcast/Multicast
Khối điều khiển servo	Kinetix 300 Drive (Allen-Bradley)	Công suất 400W - 3kW, hỗ trợ 32 vị trí chỉ mục (index), giao tiếp EtherNet/IP tích hợp
Khối động cơ & phản hồi	AC Servo Motor MPL-B220T-VJ42 AA	Điện áp 460V RMS 3 pha, tốc độ 6000 RPM, công suất 0.62 kW, encoder quang học phản hồi
Khối thiết bị ngoại vi	Cảm biến Autonics PR12-2DP, Công tắc KW8-XILIE	Cảm biến tiệm cận cảm ứng phát hiện vị trí Home, công tắc hành trình giới hạn an toàn biên
Khối giám sát SCADA & Web	InduSoft Web Studio 8.0, RSLinx Classic, MotionView	Thiết kế giao diện SCADA 4 lớp, nhúng Web Server, cấu hình thông số drive servo

Quy trình thiết kế phần mềm và cấu hình truyền thông:

1. Thiết lập cấu hình Drive trên MotionView: Cài đặt thông số động cơ MPL-B220T-VJ42 AA, giới hạn dòng điện, tốc độ, gia tốc và gán địa chỉ IP cho bộ điều khiển Kinetix 300.
2. Lập trình PLC trên RSLogix 5000: Xây dựng các Task, Program và Routine sử dụng ngôn ngữ Ladder Logic; định nghĩa các cấu trúc dữ liệu người dùng (User-Defined Data Types) và sử dụng các khối hàm mở rộng (Add-On Instructions - AOI) phục vụ lệnh chuyển động trục.
3. Cấu hình RSLinx Classic: Thiết lập driver truyền thông Ethernet để liên kết bảng biến tag giữa RSLogix 5000 và InduSoft Web Studio thông qua giao thức OPC/DDE.
4. Thiết kế giao diện SCADA InduSoft Web Studio: Giao diện người dùng được phân tách thành 4 lớp chức năng chuyên biệt:
   • Lớp 1: Giao diện tổng quan hệ thống, hiển thị trạng thái kết nối và các nút chuyển đổi màn hình.
   • Lớp 2: Giao diện vận hành chế độ bằng tay (Manual), cho phép nhập trực tiếp quãng đường di chuyển và tốc độ mong muốn.
   • Lớp 3: Giao diện vận hành chế độ tự động (Auto), thực hiện chu trình đưa bàn trượt về vị trí gốc (Home Position) và chạy tuần tự theo các tọa độ định sẵn.
   • Lớp 4: Giao diện hiển thị biểu đồ xu hướng (Trend), chẩn đoán mã lỗi của Kinetix 300, lưu trữ số liệu vận hành và trích xuất báo cáo định kỳ dưới dạng tệp PDF.
5. Tích hợp Web Server: Tạo máy chủ cục bộ (Host) cho phép người quản lý sử dụng trình duyệt web trên máy tính hoặc thiết bị di động truy cập IP hệ thống, thực hiện đăng nhập bảo mật và giám sát thông số vận hành trực tiếp qua Internet.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu các cơ cấu chuyển động cơ khí chính xác trong công nghiệp chế tạo máy và máy công cụ CNC. Tác giả khẳng định tính cấp thiết của việc áp dụng giải pháp truyền động servo kết hợp bàn trượt vít me và điều khiển giám sát từ xa. Chương này xác định rõ mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu, đối tượng và phạm vi phần cứng (nền tảng Rockwell Automation), phạm vi phần mềm, phương pháp luận và bố cục 6 chương của đồ án.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 tập trung phân tích lý thuyết về hệ thống chuyển động vít me và bộ truyền vít me đai ốc bi. Các nội dung bao gồm:

• Khái niệm và độ chính xác của trục vít me (chính xác đến 830 nm/cm ở cấp thông thường và 250 nm/cm ở cấp dụng cụ đo lường).
• So sánh ưu nhược điểm giữa vít me đai ốc trượt thường và vít me đai ốc bi (hiệu suất cao, ma sát thấp, vận hành êm ái, bền bỉ).
• Phân tích chi tiết 4 kết cấu đai ốc bi thông dụng (SFUR/SFUL, SFVR/SFVL, SFKR/SFKL, SFSR/SFSL) và 2 cơ chế hồi bi (tuần hoàn bi bên trong và tuần hoàn bi bên ngoài).
• Các dạng biên dạng ren (tam giác, thang, vuông, răng cưa, tròn) và phương pháp tính toán, đo đạc xác định bước ren thực tế trên thước lá và thước cặp.

Chương 3: Thiết kế phần cứng

Chương 3 trình bày chi tiết về quá trình tính toán, lựa chọn và kết nối các thành phần phần cứng trong hệ thống:

• Lý thuyết công nghệ động cơ servo (so sánh đặc tính giữa động cơ bước, servo DC, servo AC đồng bộ và servo AC không đồng bộ).
• Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển Kinetix 300 sử dụng transistor công suất IGBT và các phương thức nhận tín hiệu điều khiển (điện áp tương tự, dãy xung, gói dữ liệu mạng).
• Cấu trúc mạch vòng điều khiển kín 3 cấp (vị trí, vận tốc, dòng điện/mô-men) và hiện tượng năng lượng tái sinh sinh ra khi phanh hãm động cơ.
• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Encoder tương đối và tuyệt đối (độ phân giải 12-bit tương đương 4096 xung/vòng).
• Cấu trúc phần cứng PLC ControlLogix (CPU 1756-L60, các tuyến Bus địa chỉ, Bus dữ liệu, Bus điều khiển, bộ nhớ RAM, EPROM, EEPROM).
• Tổng quan về mạng Ethernet công nghiệp, so sánh cáp CAT5e và CAT6 (tốc độ 1Gbps ở 100m, 10Gbps ở 55m theo chuẩn ANSI/TIA-1005), phân biệt cơ chế Unmanaged/Managed Switch và tính năng IGMP Snooping.
• Sơ đồ đấu nối chân I/O của Kinetix 300 (đầu nối 50 chân I/O, đầu nối momen xoắn an toàn 6 chân, cổng phản hồi động cơ dạng VGA, cổng nguồn AC/DC và cổng EtherNet RJ45).
• Bảng tổng hợp thông số kỹ thuật chi tiết của các thiết bị: nguồn 1756-PA75/B, CPU 1756-L60, mô-đun 1756-ENBT, động cơ AC Servo MPL-B220T-VJ42 AA (0.62 kW, 6000 RPM, 460V, nặng 4 lbs), cảm biến Autonics PR12-2DP và sơ đồ khối toàn hệ thống.

Chương 4: Thiết kế phần mềm

Chương 4 mô tả quá trình lập trình và cấu hình phần mềm cho toàn bộ hệ thống:

• Cấu trúc tổ chức project trong RSLogix 5000 bao gồm Tasks, Programs, Routines và Data Types.
• Lập trình ngôn ngữ hình thang (Ladder Diagram), xây dựng các khối hàm chuyên biệt Add-On Instruction (AOI) và các kiểu dữ liệu do người dùng tự định nghĩa (User-Defined Data Types).
• Cài đặt và cấu hình trực tuyến bộ truyền động Kinetix 300 thông qua phần mềm MotionView Software qua cổng mạng.
• Thiết kế giao diện SCADA trên nền tảng Wonderware InduSoft Web Studio 8.0, định nghĩa biến liên kết (Tags) kết nối với PLC thông qua RSLinx Classic.
• Triển khai thiết kế giao diện SCADA phân lớp (Lớp 1 đến Lớp 4) và cấu hình Web Server lưu trữ trên máy chủ host để truy cập điều khiển qua trình duyệt Internet.

Chương 5: Kết quả và nhận xét

Chương 5 giới thiệu hình ảnh thực tế của toàn bộ mô hình sau khi lắp ráp và thi công hoàn chỉnh:

• Mô hình cơ khí bàn trượt vít me gắn động cơ AC servo, thước lá đo lường vị trí, công tắc hành trình an toàn hai đầu và cảm biến tiệm cận xác định điểm gốc.
• Tủ điều khiển chứa PLC ControlLogix 1756, bộ điều khiển Kinetix 300, bộ nguồn 24VDC, switch mạng và các thiết bị đóng cắt MCB.
• Giao diện đăng nhập web bảo mật và các giao diện điều khiển, giám sát trực quan trên trình duyệt máy tính.
• Đánh giá hoạt động của hệ thống ở hai chế độ: Chế độ Manual (chạy chính xác quãng đường đặt trước theo phản hồi xung) và Chế độ Auto (tự động Home và chạy định vị điểm chuẩn xác).

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương 6 tổng kết toàn bộ các kết quả nghiên cứu đã đạt được trong quá trình thực hiện đồ án, đối chiếu với các mục tiêu ban đầu và đề xuất các hướng nghiên cứu mở rộng nhằm hoàn thiện mô hình.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể và đóng góp thực tiễn sau:

1. Kết quả kỹ thuật phần cứng:

• Xây dựng hoàn chỉnh mô hình phần cứng điều khiển chuyển động vị trí thực tế sử dụng bàn trượt vít me bi, kết nối tích hợp đồng bộ giữa PLC ControlLogix 1756-L60, servo drive Kinetix 300 và động cơ servo AC MPL-B220T-VJ42 AA (công suất 0.62 kW, tốc độ tối đa 6000 RPM).
• Đấu nối và xử lý an toàn hệ thống I/O 50 chân, mạch ngắt mô-men an toàn (Safe Torque Off), cảm biến tiệm cận PR12-2DP Autonics làm điểm chuẩn Home và công tắc hành trình KW8-XILIE bảo vệ chống va đập cơ khí.
• Thiết lập thành công mạng truyền thông công nghiệp EtherNet/IP thông qua mô-đun 1756-ENBT và Switch mạng, đảm bảo truyền nhận dữ liệu điều khiển vòng kín ổn định giữa PLC, servo drive và máy tính SCADA.

2. Kết quả phần mềm và giám sát:

• Lập trình hoàn thiện giải thuật điều khiển chuyển động trong phần mềm RSLogix 5000 bằng ngôn ngữ Ladder, ứng dụng thành công các khối hàm chức năng Add-On Instruction và User-Defined Types để tối ưu hóa cấu trúc chương trình.
• Thiết kế giao diện SCADA chuyên nghiệp 4 lớp trên Wonderware InduSoft Web Studio 8.0, cho phép vận hành linh hoạt ở 2 chế độ (Manual và Auto).
• Triển khai thành công tính năng Web Server cho phép truy cập giám sát trạng thái, điều khiển vị trí bàn trượt từ xa thông qua mạng Internet.
• Tích hợp tính năng ghi nhận dữ liệu lịch sử, vẽ biểu đồ thời gian thực và xuất báo cáo vận hành định kỳ dưới định dạng PDF.

3. Đóng góp của đề tài:

• Xây dựng thành công một mô hình thực nghiệm hoàn chỉnh về điều khiển truyền động chính xác cao kết hợp công nghệ PLC và SCADA hiện đại của hãng Rockwell Automation.
• Cung cấp tài liệu kỹ thuật chi tiết về cấu hình, lập trình và xử lý lỗi thực tế cho bộ điều khiển chuyển động servo Kinetix 300 và PLC ControlLogix.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

• Đồ án được triển khai trên mô hình thực nghiệm một trục chuyển động đơn lẻ với quy mô phòng thí nghiệm, chưa mở rộng ra các cơ cấu đa trục đồng bộ phức tạp.
• Khả năng điều khiển qua Internet phụ thuộc vào chất lượng và độ ổn định của đường truyền mạng ngoại vi; giao diện web dừng lại ở mức điều khiển giám sát cơ bản, chưa tích hợp các thuật toán mã hóa bảo mật chuyên sâu.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Mở rộng hệ thống điều khiển đồng bộ nhiều trục chuyển động (hệ 2 trục, 3 trục chuyển động theo hệ tọa độ phẳng hoặc không gian XY, XYZ dùng trong máy CNC, máy in 3D hoặc cánh tay robot công nghiệp).
• Nghiên cứu áp dụng các giải thuật điều khiển nâng cao (PID thích nghi, điều khiển trượt) để nâng cao độ chính xác khi hệ thống thay đổi tải trọng đột ngột.
• Nâng cấp hệ thống bảo mật, phân quyền truy cập nâng cao cho Web Server khi vận hành trong môi trường mạng công nghiệp diện rộng (Industrial IoT).

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích dành cho:

• Sinh viên, học viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử và Chế tạo máy khi thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp về hệ thống điều khiển chuyển động servo và cơ cấu vít me bi.
• Kỹ sư, cán bộ kỹ thuật quan tâm đến quy trình tích hợp hệ thống phần cứng và phần mềm của hãng Rockwell Automation (Allen-Bradley ControlLogix 1756, Kinetix 300 Servo Drive, RSLogix 5000 / Studio 5000, MotionView).
• Các nhà phát triển hệ thống SCADA muốn tham khảo kiến trúc xây dựng giao diện giám sát phân lớp, liên kết biến dữ liệu qua OPC/RSLinx và xuất báo cáo PDF tự động trên nền tảng Wonderware InduSoft Web Studio.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống trong đồ án vận hành theo những chế độ điều khiển nào?
Hệ thống vận hành theo 2 chế độ chính: Chế độ thủ công (Manual) cho phép người vận hành nhập trực tiếp quãng đường để cơ cấu vít me di chuyển chính xác theo khoảng cách cài đặt; Chế độ tự động (Auto) cho phép cơ cấu tự động chạy về điểm gốc ban đầu (Home) thông qua cảm biến tiệm cận rồi di chuyển tuần tự đến các tọa độ vị trí đã được lập trình sẵn.

2. Động cơ servo AC và bộ điều khiển servo drive sử dụng trong đồ án là loại nào?
Hệ thống sử dụng động cơ AC Servo không chổi than MPL-B220T-VJ42 AA của hãng Allen-Bradley (điện áp 460V RMS 3 pha, tốc độ danh định 6000 RPM, công suất 0.62 kW, trọng lượng 4 lbs) kết hợp với bộ điều khiển Kinetix 300 Servo Drive (công suất hỗ trợ 400W - 3kW, hỗ trợ 32 chỉ mục chuyển động, tích hợp chức năng Safe Torque Off theo tiêu chuẩn ISO 13849-1 PLd/SIL2).

3. Khối điều khiển trung tâm (PLC) bao gồm những mô-đun phần cứng nào?
Khối PLC sử dụng dòng ControlLogix 1756 của Allen-Bradley, bao gồm: Bộ xử lý trung tâm CPU 1756-L60 (1756-L60M03SE), mô-đun cấp nguồn 1756-PA75/B (nguồn AC 85-265V) và mô-đun truyền thông Ethernet công nghiệp 1756-ENBT.

4. Dữ liệu từ PLC được truyền tải lên phần mềm SCADA InduSoft Web Studio thông qua phần mềm trung gian nào?
Dữ liệu từ PLC RSLogix 5000 được liên kết sang phần mềm SCADA Wonderware InduSoft Web Studio 8.0 thông qua phần mềm cấu hình truyền thông RSLinx Classic của Rockwell Automation đóng vai trò làm máy chủ OPC/DDE Server.

5. Vì sao mạng Ethernet trong công nghiệp được khuyến cáo sử dụng cáp CAT6 và Managed Switch có tính năng IGMP Snooping?
Theo tiêu chuẩn ANSI/TIA-1005, cáp CAT6 có khả năng chống nhiễu điện từ, nhiễu xuyên âm tốt hơn và cho tốc độ truyền tải 1Gbps ở cự ly 100m. Trong khi đó, Managed Switch hỗ trợ tính năng IGMP Snooping giúp phân phối chính xác các gói tin truyền thông Multicast đến đúng các cổng thiết bị nhận thay vì phát tán toàn mạng (Broadcast) như Unmanaged Switch, giúp tránh nghẽn mạch và quá tải đường truyền công nghiệp.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát mô hình cơ cấu chuyển động vitme chính xác qua internet" đã thiết kế, chế tạo và tích hợp thành công mô hình phần cứng cơ điện tử đồng bộ với hệ thống phần mềm điều khiển công nghiệp tiên tiến của Rockwell Automation. Hệ thống đáp ứng trọn vẹn yêu cầu điều khiển vị trí chính xác trên bàn trượt vít me bi, giám sát đa chức năng trên giao diện SCADA InduSoft Web Studio và hỗ trợ điều khiển từ xa qua giao diện Web Server trên nền Internet. Công trình cung cấp giải pháp kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao, đóng góp tài liệu tham khảo chi tiết cho việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ điều khiển chuyển động servo trong tự động hóa công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 3 XÂY DỰNG PHẦN CỨNG Chương 4 THIẾT KẾ PHẦN MỀM Chương 5 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 3 do an Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung về hệ thống chuyển động vitme 2.1 Khái niệm Vitme gọi chung là cơ cấu trục vít gắn liền với đai ốc dùng để truyền động cho cơ cấu trượt dọc trục theo trục vitme. Khi truyền động thường thì trục vitme quay làm cho đai ốc chuyển động tịnh tiến. Đôi khi tùy vào thiết kế của từng loại máy mà đai ốc quay làm cho vitme chuyển động tịnh tiến. Trên nguyên lý khi truyền động, nếu trục vitme đứng yên thì đai ốc chuyển động tịnh tiến hoặc đai ốc đứng yên thì trụ vitme chuyển động tịnh tiến.

Độ chính xác - Trục vít có độ chính xác cao thường chính xác đến một phần nghìn inch trên một foot (830 nanomet trên centimet) hoặc tốt hơn. - Trục vít chất lượng của dụng cụ thường chính xác đến 250 nanomet trên centimet. Chúng được sản xuất trên máy phay CNCchính xác với thiết bị đo khoảng cách quang học – Máy đo laser 3 chiều và dụng cụ đặc biệt. Máy tương tự được sử dụng để sản xuất ống kính quang học và gương.

Hệ thống vitme được sử dụng nhiều trên máy công cụ NC và CNC, đặc biệt là máy phay CNC, máy tiện CNC, máy cắt dây EDM kết hợp với động cơ servo điều khiển truyền động các trục. Một số hãng sản xuất vitme bi thông dụng như: HIWIN, PMI, TBI, RSK… 2.2 Phân loại Trong máy công cụ điều khiển số người ta sử dụng hai dạng vitme cơ bản đó là: vitme đai ốc thường và vitme đai ốc bi.32 - Vitme đai ốc thường: là loại mà vitme và đai ốc có dạng tiếp xúc mặt - Vitme đai ốc bi: là loại mà vitme và đai ốc có dạng tiếp xúc lăn. Vitme bi là một hệ thống chuyền động, được gia công chính xác để biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến theo cơ chế con vít - bu lông (Đai ốc bi). Mà tiếp xúc giữa trục vít và đai vít là một lớp bi thép để giảm tối đa lực ma sát.

Giúp chuyền động một cách trơn tru và chính xác, hoạt động liên tục bền bỉ trong thời gian dài. Ưu điểm của Vitme đai ốc bi: - Mất mát do ma sát nhỏ, hiệu suất của bộ truyền lớn gần bằng 0. 4 do an - Đảm bảo chuyển động ổn định vì lực ma sát hầu như không phụ thuộc vào tốc độ. - Có thể loại trừ khe hở và tạo sức căng ban đầu đảm bảo độ cứng vững dọc trục cao.

- Đảm bảo độ chính xác làm việc lâu dài.1 vitme bi và đai ốc bi 2.3 Kết cấu bộ truyền vitme đai ốc bi Vitme bi có kết cấu đa dạng nhưng chúng đều có cấu tạo chung như sau: - Vitme - Đai ốc - Vòng bi - Ống hồi tiếp a. Đai ốc bi (SCREW NUT) Đai ốc bi là một cấu trúc ổ bi gồm vỏ ngoài, các viên bi thép chạy dọc trên các rãnh bi được tiện ren bên trong ổ, thông qua các vòng hồi bi tạo thành các vòng tuần hoàn kín hoặc hở (vòng tuần hoàn ngoài), đai ốc kết hợp với trục vitme để biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến, tạo thành lực kéo. 5 do an Hình 2.2 đai ốc bi. Các loại đai ốc phổ biến gồm có:  Đai ốc “ U, I, M ” (Ký hiệu mã: SFUR (Ren phải) / SFUL (Ren trái)) Đặc điểm: Vòng tuần hoàn trong, mỗi vòng tuần hoàn là 01 vòng bi.

Thích hợp: sử dụng cho các cơ cấu chuẩn, cơ cấu trục nhỏ gọn.3 trục vit me và dạng đai ốc “ U, I, M ”  Đai ốc “ V ” (Ký hiệu mã: SFVR (Ren phải) / SFVL (Ren trái)) Đặc điểm: Vòng tuần hoàn ngoài, giúp cho hướng bi chạy theo một hướng xuôi theo trục vít. Thích hợp: sử dụng cho các cơ cấu tải nặng, tốc độ vận hành nhanh. 6 do an Hình 2.4 trục vitme và dạng đai ốc “ V”  Đai ốc “ K ” (Ký hiệu mã: SFKR (Ren phải) / SFKL (Ren trái)) Đặc điểm: Nhỏ gọn. vòng tuần hoàn kín, mỗi vòng tuần hoàn là 01 vòng bi.

Thích hợp: sử dụng cho các cơ cấu gọn nhẹ, tinh xảo.5 trục vitme và dạng đai ốc “ k”  Đai ốc “ S ” (Ký hiệu mã: SFSR (Ren phải) / SFSL (Ren trái)) Đặc điểm: Tuần hoàn theo cơ cấu nắp bịt, hồi bi tại điểm đầu và điểm cuối của đai ốc thông qua nắp bịt, thiết kế cách âm và chống bụi tốt. Thích hợp: sử dụng cho các cơ cấu tải nhẹ và tốc độ cao 7 do an Hình 2.6 trục vitme và dạng đai ốc “ s” b. Hệ thống hồi bi Các viên bi di chuyển bên trong rãnh ren của ổ bi và được tuần hoàn thông qua các loại cơ chế trả về khác nhau. Nếu bi không có cơ chế trả lại (hồi bi) thì nó sẽ rơi ra khỏi đầu ổ bi khi chúng đến cuối ổ.

Vì lý do này, một số phương pháp tuần hoàn với cơ cấu hồi bi khác nhau đã được phát triển.7 Hệ thống hồi bi ngoài trên vít 8 do an Hình 2.8 Hệ thống hồi bi trong trên vitme 2.4 Cách xác định bước ren trên vitme - Bước ren là khoảng cách giữa hai đỉnh ren kề nhau. Phân loại ren - phân loại ren: + Ren tam giác: Ren có biên dạng ren là hình tam giác đều hoặc tam giác cân, ren tam giác thường được dùng làm ren kẹp chặt. + Ren thang: Ren thang có biên dạng ren là hình thang, ren thang thường được dùng làm ren truyền động hoặc ren tải được cả hai phía. 9 do an + Ren vuông: ren vuông có biên dạng là hình vuông hoặc hình chữ nhật, ren vuông cũng thường được dùng làm ren truyền động hoặc ren tải.

+ Ren răng cưa: ren răng cưa có biên dạng là hình tam giác thường, ren răng cưa được dùng làm ren truyền động hoặc ren tải một phía. + Ren tròn Hình 2.9 Phân loại ren theo mặt cắt của ren. Xác định bước ren: - Có rất nhiều cách để xác định bước ren, cách thông dụng nhất là dùng thước lá hay thước cặp đo khoảng cách của 10 hay 20 bước ren, lấy khoảng cách đo được chia cho 10 hoặc 20 để xác định bước ren. - Dãy bước vít thông dụng: 1, 1.

VD: - Đo ra bước vít thấy gần gần 5mm -> bước ren hệ Met, 5mm. - Đo ra bước vít gần 6.5mm -> bước ren hệ inch, 1/4 inch. 10 do an Chương 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 3.1 Tổng quan phần cứng 3.1 Giới thiệu về công nghệ điều khiển động cơ Servo Động cơ servo là thành phần quan trọng của hệ thống điều khiển chuyển động. Để hoạt động được, chúng ta phải nối động cơ servo với các phần cứng, phần mềm hỗ trợ điều khiển chuyển động.

Động cơ servo được kết hợp cơ khí với các thiết bị máy móc khác để cung cấp lực di chuyển các thiết bị này theo yêu cầu của ứng dụng. Trong công nghiệp, hầu hết các dạng động cơ servo sử dụng động cơ một chiều không chổi than. Ứng dụng: - Điều khiển vị trí: Một loại servo phổ biến có hỗ trợ điều khiển vị trí. Thông thường, các cơ cấu servo có thể là điện, thủy lực hoặc khí nén.

Chúng hoạt động trên nguyên lý phản hồi âm, trong đó đầu vào điều khiển được so sánh với vị trí thực tế của hệ thống cơ khí được đo lường bằng một số loại cảm biến tại đầu ra. Khoản chênh lệch giữa giá trị thực tế và giá trị mong muốn (một "tín hiệu sai số") được khuếch đại (và chuyển đổi) và được dùng để điều khiển hệ thống theo hướng cần thiết để giảm hoặc loại bỏ sai số. Quá trình này là một trong những ứng dụng được sử dụng rộng rãi của lý thuyết điều khiển. Các servo điển hình có thể cung cấp một đầu ra là chuyển động tròn (góc quay) hoặc đầu ra chuyển động thẳng.

11 do an Hình 3.1 Van cầu điều khiển với bộ truyền đồng bộ định vị bằng khí nén. Đây là một servo đảm bảo van sẽ mở đến vị trí mong muốn bất chấp ma sát. - Điều khiển tốc độ Điều khiển tốc độ thông qua một thiết bị điều tốc là một loại cơ cấu servo khác. Động cơ hơi nước sử dụng các thiết bị điều tốc cơ khí; một ứng dụng ban đầu khác là để điều chỉnh tốc độ của bánh xe nước.

Trước Thế chiến thứ II cánh quạt tốc độ không đổi được phát triển để điều khiển tốc độ động cơ máy bay. Điều khiển nhiên liệu cho động cơ tuabin khí sử dụng bộ điều tốc điện hoặc thuỷ lực. - Khác Các cơ cấu servo vị trí đầu tiên được sử dụng trong điều khiển hỏa lực quân sự và thiết bị điều hướng hàng hải. Ngày nay, Cơ cấu servo được sử dụng trong các máy công cụ tự động, ăng-ten theo dõi vệ tinh, máy bay điều khiển từ xa, hệ thống định vị tự động trên tàu thuyền và máy bay, và hệ thống điều khiển súng phòng không.

Những ví dụ khác là những hệ thống điều khiển bay trong máy bay, sử dụng các servo để phát động các bề mặt điều khiển của máy bay, và các mô hình điều khiển bằng radio sử dụng các RC servo với cùng mục đích. Nhiều máy ảnh tự động lấy nét cũng sử dụng một cơ cấu servo để di chuyển các ống kính một cách chính xác. Một ổ đĩa cứng có một hệ thống servo từ tính với độ định vị chính xác đến micromet. Trong các máy móc công nghiệp, servo được sử dụng để thực hiện các chuyển động phức tạp, trong nhiều ứng dụng 12 do an 3.2 Cấu hình hệ thống động cơ servo Động cơ servo được sử dụng trong các hệ thống điều khiển chuyển động để cung cấp một lực cơ học cụ thể trong khoảng thời gian nhất định.

Để đạt được điều này, chúng ta phải điều khiển vị trí, vận tốc và mô men của động cơ servo theo yêu cầu ứng dụng. Để hoạt động chuẩn xác, động cơ servo phải kết hợp với: - Bộ điều khiển – Thông thường là PLC hoặc bộ điều khiển chuyển động chuyên dụng sẽ chạy chương trình điều khiển để thực hiện đúng theo yêu cầu kỹ thuật của ứng dụng. - Bộ điều khiển động cơ – Thiết bị điện tử có chức năng cung cấp đủ năng lượng cho động cơ theo đúng cách, đúng thời điểm. - Bộ mã hóa xung vòng quay – tạo phản hồi cho hoạt động của động cơ.