Đề tài: Điều khiển vận tốc và moment động cơ AC-Servo, HAY

Điều khiển vận tốc và moment động cơ AC-Servo GVHD : TS.NGUYỄN MINH TÂM
bằng PLC kết hợp WinCC-Flexible Siemens
LỜI NÓI ĐẦU
rong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước đang bước thời kỳ công nghiệp
hoá-hiện đại hoá với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách thức lớn.
Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những người chủ tương lai của đất nước những
nhiệm vụ nặng nề. Đất nước đang cần sức lực và trí tuệ cũng như lòng nhiệt
huyết của những trí thức trẻ, trong đó có những kỹ sư tương lai. Với sự phát triển nhanh
chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực điện - điện tử - tự
động hóa - tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội thay đổi từng ngày.
T
Trong đó Điều khiển chuyển động là một trong những lĩnh vực đa dạng và phát triển
nhanh trong ngành điều khiển và tự động hoá. Trong những hệ thống điều khiển vị trí, tốc độ
và moment yêu cầu sự chính xác cao rất cần đến một thiết bị đáp ứng.Đây là thách thức và
các nhà khoa học, nhà sản xuất đã chế tạo ra một loại động cơ thể làm được nhiệm vụ này đó
là động cơ servo. Ngày nay hệ thống servo được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống, các
máy yêu cầu sự chính xác cao. Đối với trường học việc tìm hiểu về động cơ servo là rất hạn
chế nên tôi cũng muốn tìm hiểu về nó để có thể hiểu về động cơ này
Vì thời gian nghiên cứu và điều kiện thực hiện hạn chế nên chắc chắn không tránh
được các sai sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ các thầy cô và các bạn để đề tài
được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện
Biện Quốc Thoại
SVTH : BIỆN QUỐC THOẠI 1

LỜI CẢM ƠN
Để đề tài tốt nghiệp“Điều khiển vận tốc và moment động cơ AC-Servo bằng PLC
kết hợp WinCC-Flexible Siemens” đạt được một số mục tiêu đặt ra, hoàn thành đúng thời
gian, Tôi xin chân thành cảm ơn:
TS. Nguyễn Minh Tâm-GVHD -trưởng Bộ môn Tự động hoá công nghiệp-giảng viên
Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh đã tận tình chỉ bảo,
giúp đỡ về chuyên môn, tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ về tài liệu và thiết bị hướng dẫn trong
thời gian thực hiện đề tài để tôi hoàn thành đồ án này.
- Tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của toàn thể Giáo Viên
Bộ môn Tự động hoá Công nghiệp, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
Tp. Hồ Chí Minh đã đóng góp nhiều ý kiến và tạo mọi điều kiện tốt nhất để để em hoàn thành
đề tài này một cách tốt nhất.
- Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên lớp 05118 đã giúp đỡ và đóng góp ý
kiến và động viên trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của quý thầy cô và các bạn.
Người thực hiện
Biện Quốc Thoại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ CÔNG NGHIỆP
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SINH VIÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỰ ĐỘNG
HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN: Biện Quốc Thoại...........................MSSV: 05118051.....................
TÊN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ VÀ MOMENT ĐỘNG CƠ AC-
SERVO BẰNG PLC KẾT HỢP WINCC-FLEXIBLE
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:.....................................................................................
NGÀY HOÀN THÀNH LUẬN VĂN:..........................................................................................
HỌ VÀ TÊN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PHẦN HƯỚNG DẪN
1)........................................................................................ 1)..................................................
2)........................................................................................ 2)..................................................
3)........................................................................................ 3)..................................................
Nội dung và yêu cầu luận văn tốt nghiệp đã được thông qua.
Ngày tháng năm 2010
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
( Ký và ghi rõ họ và tên) ( Ký và ghi rõ họ và tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
  
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
  
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................

MỤC LỤC
Đề mục Trang
Lời nói đầu.............................................................................................................................1
Lời cảm ơn..............................................................................................................................2
Nhiệm vụ luận văn ................................................................................................................3
Nhận xét của GVHD..............................................................................................................4
Nhận xét của GVPB...............................................................................................................5
Mục lục...................................................................................................................................6
PHẦN 1 . ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................11
I. Lý do chọn đề tài..........................................................................................................12
II. Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................................12
III. Giới hạn nghiên cứu...................................................................................................13
IV. Nhiệm vụ nghiên cứu.................................................................................................13
V. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................................13
VI. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................14
VII. Nội dung của đề tài...................................................................................................14
PHẦN 2 : GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ....................................................................................15
CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ LUẬN.................................................................................16
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘNG CƠ.......................................................16
1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG........................................16
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÍ THUYẾT HỆ ĐIỀU KHIỂN SERVO.............................17
2.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ ĐIỀU KHIỂN TRONG CÔNG NGHIỆP:.............17
2.1.1 Điều khiển vòng hở (open loop):..............................................17
2.1.2 Điều khiển nửa kín (semi-closed loop):....................................18
2.1.3 Điều khiển vòng kín(full-closed loop):...................................18
2.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÙNG SERVO:.....................................................19

2.2.1 Xu hướng trong điều khiển chuyển động dùng servo:...............19
2.2.2 Hệ thống servo:.........................................................................20
2.2.2.1 Hệ thống servo là gì?:.......................................................21
2.2.2.2 Cơ cấu định vị:.................................................................21
2.2.2.3 Cơ cấu chuyển động định hướng:.....................................21
2.2.2.4 Backlash và hiệu chỉnh:....................................................22
2.2.3 Sơ đồ khối của hệ thống servo:.................................................23
2.3 CẤU TẠO VÀ ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ SERVO.......................................24
2.3.1 Cấu tạo:.....................................................................................24
2.3.2 Đặc tính của động cơ servo:......................................................25
2.3.2.1 Tăng tốc độ đáp ứng:........................................................25
2.3.2.2 Tăng khả năng đáp ứng:...................................................26
2.3.2.3 Mở rộng vùng điều khiển(control range):.........................26
2.3.2.1 Khả năng ổn định tốc độ:..................................................27
2.3.2.1 Tăng khả năng chịu đựng của động cơ:............................27
2.2.3 Nguyên lý hoạt động của encoder:.........................................28
2.4 TÌM HIỂU VỀ DÒNG SẢN PHẨM SIGMA AC-SEVO CỦA YASKAWA.......30
2.4.1 Động cơ Ac-Servo (SGM-******)....................................................30
2.4.1.1 Sơ đồ cấu trúc động cơ Ac-Servo (SGM-******).....................30
2.4.1.2 Thông số động cơ ......................................................................31
2.4.1.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ..............................................31
2.4.2 Bộ điều khiển driver của động cơ SERVOPACK (SGD*-***S)...31
2.4.12.1 Thông số bộ điều khiển driver SERVOPACK (SGD*-****)...32
2.4.12.2 Sơ đồ chân của driver SERVOPACK (SGD-02AS).................33
2.4.12.3 Nguyên lý điều khiển của driver trong mod điều khiển tốc độ

và moment...............................................................................35
2.4.3 Màng hình điều khiển DIGITAL OPERATOR (JUSP-OP02A,
JUSP-OP03A)....................................................................................39
2.4.3.1 Thông số của màng hình điều khiển Digital Oprater (JUSP-
OP02A, JUSP-OP03A)............................................................40
2.4.3.2 Chức năng và hướng dẫn sử dụng Digital Oprater
(JUSP-OP02A)...........................................................................40
2.4.3.3. Cài đặt thông số cho mod tốc độ và moment với màng hình
điều khiển Digital Oprater (JUSP-OP02A, JUSP-OP03A) ......46
2.4.4 Kết nối động cơ Ac-Servo (SGM-******) và với màng hình điều
khiển Digital Oprater (JUSP-OP02A) với driver SERVOPACK
(SGD*-****) .....................................................................................50
CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ S7-200 VÀ OPC...................................52
3.1. TỔNG QUAN VỀ PLC S7_200
3.1.1 Đặc điểm bộ điều khiển loic khả trình (PLC):.......................52
3.1.2 Cấu trúc phần cứng của S7-200................................................52
3.1.3 Cấu trúc bộ nhớ S7-200.............................................................52
3.1.4 Xử lý chương trình.....................................................................53
3.1.5 Giao tiếp giữa sensor và cơ cấu chấp hành.............................54
3.2. BỘ ĐẾM XUNG TỐC ĐỘ CAO ( HSC: HIGHT SPEED COUNTER).
3.2.1 Giới thiệu về HSC........................................................................55
3.2.2 Số lượng bộ đếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép
3.2.3 Vùng nhớ đặc biệt sử dụng để lập trình cho HSC..................55
3.2.4 Các mode đếm của bộ đếm.......................................................55
3.2.5 Ý nghĩa các bit của byte trạng thái khi lập trình cho HSC....59
3.2.6 Ý nghĩa các bit của byte điều khiển khi lập trình cho HSC...60

3.2.7 Chọn kiểu Reset, Start và tần số đếm cho HSC ....................61
3.2.8 Byte trạng thái và byte điều khiển của HSC3,HSC4,HSC5. 61
3.2.9 Giá trị tức thời, giá trị đặt....................................................61
3.2.10 Các bước khởi tạo bộ đếm HSC........................................62
3.3.............................................................. CHƯƠNG TRÌNH NGẮT
...............................................................................................................63
3.3.1 Giới thiệu về ngắt trong S7 200..........................................63
3.3.2 Các lệnh sử dụng khi lập trình điều khiển ngắt....................63
3.3.3 Các sự kiện gây ngắt............................................................64
3.3.4 Các bước lập trình khi sử dụng ngắt....................................64
3.4............................................. MODUL ANALOG ( EM321, EM323)
...............................................................................................................65
3.4.1 Modul EM231..............................................................................65
3.4.1.1 Giới thiệu về Modul EM231...............................................65
3.4.1.2 Đọc tín hiệu analog qua modul EM232................................66
3.4.2 Modul EM232..............................................................................67
3.4.1.1 Giới thiệu về Modul EM231................................................67
3.4.2.2 Xuất tín hiệu analog qua modul EM232..............................67
3.5.................................................................. TỔNG QUAN VỀ OPC
...............................................................................................................67
3.5.1 OPC supermarket Analogy.................................................67
3.5.2 OPC Defined.......................................................................67
3.5.3 Ứng dụng của việc giao tiếp OPC.......................................68
3.5.4 OPC Server..........................................................................68
3.5.5 OPC Client .........................................................................68
3.5.6 Cách thức mà Server và Client làm việc với nhau...............69

3.5.7 Tên các cấp bậc trong hệ thống..........................................69
CHƯƠNG IV: WINCC FLEXIBLE VÀ HMI.................................................................70
4.1 Giới thiệu về SIMATIC HMI.........................................................70
4.2 Giới thiệu về WinCC Flexible.......................................................71
4.3 Một số thuộc tính nổi bật trong WinCC Flexible...........................72
4.3.1 Thiết lập giao thức kết nối..........................................................72
4.3.2 Tags và Tags Group.....................................................................74
4.3.3 Thiết kế giao diện cho HMI........................................................74
4.3.4 Một số hàm sử dụng....................................................................75
CHƯƠNG V: ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ..........................................................................77
5.1 Ưu điểm của đề tài.......................................................................77
5.2 Ưu điểm của đề tài.......................................................................77
PHẦN 3 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................78
I. Kết luận................................................................................................79
II. Kiến nghị.............................................................................................80
PHẦN 4 : TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ THƯ MỤC ĐÍNH KÈM ..............................81

PHẦN I
ĐẶT VẤN ĐỀ

I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
gày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ
trên tất cả các lĩnh vực thì các sản phẩm ngày càng phải có yêu
cầu cao hơn về chất lượng sản phẩm, mức độ tự động hoá sản
xuất và đặc biệt là độ chính xác gia công về hình dáng hình học.
Sự phát triển của nền công nghiêp robot hiện đại cũng gắn liền với việc điều khiển
chuyển động và là tiền đề cho phát triển nền công nghiệp.Với hệ thống SCADA, khả
năng quản lý từ xa toàn bộ hệ thống và các thiết bị tự động trong hệ thống trở nên rất
hiệu quả. Khi có sự cố ở bất kì phân đoạn nào hệ thống sẽ tự động phân tích và gửi về,
người vận hành sẽ nhận tín hiệu thông báo qua giao diện người máy( Human Machine
Interface, HIM) của các phần mềm điều khiển chuyên dụng như Wincc hay Wincc-
Flexible. Người vận hành chỉ cần ngồi tại bàn điều khiển trung tâm, theo dõi và giám
sát toàn bộ hệ thống thay vì phải chạy xuống tận chỗ để kiểm tra khi có sự cố xảy ra
trong hệ thống. Nhận thấy được sự tiện lợi và hiệu quả của hệ thống điều khiển servo
trong quá trình sản xuất cũng như nhu cầu của xã hội về lĩnh vực này,tôi đã thực hiện
đề tài: “Điều khiển vận tốc và moment động cơ AC-Servo bằng PLC kết hợp WinCC-
Flexible Siemens” để hiểu rõ hơn về bản chất của điều khiển tốc độ và moment, hiểu
được quy trình điều khiển một hệ thống điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu.
N
II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu đặt ra với đề tài “Điều khiển vận tốc và moment động cơ AC-Servo bằng PLC
kết hợp WinCC-Flexible Siemens” là cần nắm vững, hiểu rõ cách thức hoạt động điều khiển
của AC-Servo, hiểu rõ được driver điều khiển động cơ, cách thức điều khiển từ PLC qua
winCC. Từ mô hình thực tế này tạo giao diện, xây dựng các thuật toán điều khiển và lập trình
cho bộ động cơ.

III. GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU
- Vì lý do kinh tế và điều kiện khách quan, đề tài chỉ dừng lại ở việc làm mô
hình điều khiển đơn giản để mô tả hoạt động cơ bản của hệ thống servo.
- Điều khiển tốc độ và moment trên một mô hình nhỏ gồm: PLC Siemens
S7-200 của SIEMEN, motor servo của YASKAWA.
- Điều khiển bằng phần mềm Step 7 MicroWin V4.0.
- Giao tiếp giữa PLC Siemens S7-200 và phần WinCC Flexible bằng phần PC
Access.
- Tạo giao diện trên WinCC để điều khiển và giám sát bằng phần mềm WinCC Flexible.
IV. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Để hoàn thành được mục tiêu đề ra, những nhiệm vụ được đặt ra như sau:
– Tham khảo tài liệu, tìm hiểu về những lĩnh vực có liên quan đến điều khiển
tốc độ và moment của động cơ AC-Servo
– Tìm hiểu về PLC-S7200 đấu nối phần cứng và cách thức lập trình, WinCC
Flexible cách thức sử dụng và cách tạo giao diện cho một chương trình ứng dụng.
– Tìm hiểu cách kết nối giữa PLC-S7200 và bộ động cơ AC-Servo, cách thức
điều khiển tốc độ và moment của bộ động cơ AC-Servo bằng WinCC Flexible qua PLC-
S7200.
– Nghiên cứu và phân tích các công trình liên hệ.
V. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
– PLC Siemens S7-200 của SIEMEN, motor servo của YASKAWA.
– Chương trình điều khiển bằng phần mềm Step 7 MicroWin V4.0.
– Thiết lập giao tiếp giữa PLC Siemens S7-200 và phần WinCC Flexible
bằng phần PC Access.
– Tạo giao diện điều khiển và giám sát bằng phần mềm WinCC Flexible.

VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
– Tham khảo, tra cứu thông tin từ các tài liệu khoa học.
– Tìm hiểu hệ thống điều khiển trong các máy gia công cơ khí.
– Sử dụng các thiết bị điều khiển tự động của hãng Siemens PLC S7-200,servo
của YASKAWA.
– Làm mô hình.
– Lập trình và mô phỏng trên máy tính.
– Kiểm tra và chạy thử tại các phòng thiết bị của nhà trường.
VII. NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
CHƯƠNG1: CƠ SỞ LÝ LUẬN
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN SERVO
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ S7-200 VÀ OPC
CHƯƠNG 4:WINCC FLEXIBLE VÀ HMI

PHẦN II
GIẢI QUYẾT
VẤN ĐỀ
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ LUẬN

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘNG CƠ
Từ xưa khi chưa có phát minh ra động cơ, lúc đó chủ yếu sử dụng các máy móc
chay bằng xăng dầu cấu tạo phức tạp năng nề, cồng kềnh mà lại hiệu suất không, gây
tiếng ồn. Từ khi động cơ được phát minh và đưa vào sử dụng thay thế cho các máy
móc chạy bằng xăng dầu đã đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Động cơ cũng không ngừng phát triển đa dạng và nhiều chức năng khác nhau,
ví dụ như động cơ một chiều, động cơ xoay chiều, động cơ không đồng bộ, động cơ
đồng bộ, động cơ một pha, động cơ ba pha, và trong tất cả các lĩnh vực.
Ngày nay về tương lai động cơ được phát theo hướng điều khiển được dễ dàng,
chính xác, điều khiển vòng kín (hồi tiếp): động cơ đặc biệt, động cơ bước, động cơ
servo…
1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG
Hiện nay, tất cả các lĩnh vực điều có sử dụng động cơ Servo, do đó sản phẩm
động cơ Ac-Servo được sản xuất nhiều, nhiều hãng sản xuất như YASKAWA,
PANASONIC, OMRON, FANUC….với rất nhiều loại Ac-servo dung vao nhiều mục
đích sử dụng khác nhau.
Các sản phẩm làm ra từ các máy trong đó có sử dụng động cơ servo thường độ
chính xác cao và mẫu ma đẹp do đó động cơ servo đuọc sử dụng nhiều đặc biệt trong
nghành tự động hoá nói chung và nghành sản xuất khuôn mẫu, sản xuất các máy gia
công chinh xác nói riêng.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ HỆ ĐIỀU
KHIỂN SERVO
2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG CÔNG
NGHIỆP:
Sự phát triển của nền công nghiệp gắn liền với các hệ thống điều khiển.Công
nghệ ngày càng hiện đại đòi hỏi các hệ thống điều khiển phải đáp ứng được các yêu
cầu khắt khe để đảm bảo quá trình sản xuất.
Sự phát triển các hệ thống điều khiển được tóm tắt như sau:
– Điều khiển vòng hở (open loop)
– Điều khiển nửa kín (semi-closed loop)
– Điều khiển vòng kín(full-closed loop)
Sau đây giới thiệu sơ lược về các nguyên tắc điều khiển
Giả sử như chúng ta đang có nhu cầu điều khiển một thông số X của đối tượng A.
Trong trường hợp điều khiển vòng hở thì đối tượng A sẽ được điều khiển mà không
cần quan tâm đến thông số X và thực tế thì thông số X sẽ được người điều khiển quan
sát và thao tác để điều khiển đối tượng A.
Trong trường hợp semi-closed loop thì hệ thống điều khiển sẽ nhận dạng một
thông số Y không phải là thông số X nhưng qua nó có thể ước lượng hoặc đại diện cho
X. Như vậy tính "quan sát = mắt" được loại bỏ một phần. Tuy nhiên sai số của mô
hình khá cao do các sai số về cơ và điện. Mô hình này được áp dụng chủ yếu là lý do
về mặc giá thành hoặc đôi khi thông số X không thể đo đạc được. Độ chính xác của nó
dĩ nhiên là cao hơn opened loop.
Và cái cuối cùng đó là closed loop, dĩ nhiên trong trường hợp này đối tượng X
được trực tiếp feedback về hệ thống điều khiển để xử lý.
2.1.1 Điều khiển vòng hở (open loop):

Bộ điều khiển vị trí chỉ thị lệnh cho động cơ quay, nhưng chỉ quay mà thôi, quay
tới quay lùi mà không cần biết quay bao nhiêu vòng cho bàn chạy đến vị trí nào…, nó
chỉ dừng khi có tác động từ con người hay từ một hệ thống ra lệnh nào đó bên ngoài
nó.
2.1.2 Điều khiển nửa kín (semi-closed loop):
Hình này có điểm khác so với hình trên. Đó là số vòng quay của motor được mã
hóa và hồi tiếp về bộ điều khiển vị trí. Nghĩa là đến đây thì động cơ chỉ quay một số
vòng nhất định tùy thuộc vào “lệnh” của bộ điều khiển, nói cách khác bộ điều khiển có
thể ra lệnh cho chạy hoặc dừng động cơ theo một lập trình sẵn có tùy thuộc vào ý đồ
của người thiết kế. Tuy nhiên cái mà chúng ta cần điều khiển chính là vị trí của bàn
chạy chứ không phải là việc động cơ quay bao nhiêu vòng thì dừng .... Đối tượng là
cái bàn
2.1.3 Điều khiển vòng kín (full-closed loop):

Hình này rõ ràng là khác hẳn so với 2 hình kia. Vòng hồi tiếp lúc này không phải
hồi tiếp từ trục động cơ về mà vòng hồi tiếp lúc này là hồi tiếp vị trí của bàn chạy
thông qua một thướt tuyến tính. Lúc này bộ điều khiển vị trí không điều khiển số vòng
quay của motor nữa mà nó điều khiển trực tiếp vị trí của bàn chạy. Nghĩa là các sai số
tĩnh do sai khác trong các bánh răng hay hệ thống truyền động được loại bỏ. Vòng điều
khiển lệnh và hồi tiếp khép một vòng kín quét lên toàn bộ thiết bị liên quan cho nên nó
được gọi là vòng kín.

2.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÙNG ĐỘNG CƠ SERVO:
2.2.1 Xu hướng trong điều khiển chuyển động dùng servo:
Điều khiển chuyển động (ĐKCĐ) có lẽ là một trong những lĩnh vực đa dạng và
phát triển nhanh nhất trong ngành điều khiển và tự động hoá. Các khái niệm và công
nghệ ĐKCĐ đã từ lâu không chỉ gói gọn trong những hệ thống servo chuyên dụng
điều khiển bởi các hệ truyền động và thiết bị tạo sẵn thường có giá khá cao. Thay vào
đó, ngày nay ta còn thấy các tính năng của ĐKCĐ ứng dụng cả cho tốc độ và vị trí
trong truyền động thay đổi tần số xoay chiều, các động cơ bước và truyền động vòng
kín cũng như các hệ truyền động và động cơ servo AC và DC thông dụng khác.
Hiện nay có một số xu hướng trong điều khiển động cơ. Trong một số trường
hợp, vấn đề cần quan tâm chỉ đơn giản là điều khiển tốc độ, gia tốc, mômen hoặc các
thuộc tính khác của động cơ trên cơ sở tín hiệu điều khiển đầu vào là từ phía con
người, chẳng hạn như qua bảng điều khiển. Việc điều khiển bằng tay như vậy thuộc về
phạm trù điều khiển vòng hở. Trong một số trường hợp khác, động cơ phải tự động
đưa ra các đáp ứng với các tác động thời gian thực. Các đáp ứng đối với các tác động
này được quan sát và các điều chỉnh cần thiết được tự động tạo ra. Vì vậy, nó tạo ra
một môi trường điều khiển kín. Các điều khiển vòng lặp kín như vậy được gọi là hệ
tùy động servo, hay chỉ đơn giản là servo.
Điều khiển servo là một quá trình xử lý tín hiệu liên quan đến điều khiển động
cơ trên cơ sở động học của các tín hiệu vào như vị trí, tốc độ hay mômen. Trong quá
khứ người ta sử dụng các mạch tương tự để thực hiện điều khiển servo, nhưng khả
năng thích nghi của các bộ vi xử lý tín hiệu số đã tạo ra một công nghệ mới cho sự lựa
chọn trong nhiều ứng dụng.

2.2.2 Hệ thống servo:
2.2.2.1 Hệ thống servo là gì?
Servo bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp là Servus (servant), nghĩa là nô lệ, đày tớ.
Một hệ thống được gọi là servo khi hệ thống đó chấp hành một cách chính xác
mệnh lệnh của chủ nhân (tức là người điều khiển.Hệ thống servo là hệ thống điều
khiển các thiết bị cơ học với các biến là biến vị trí và tốc độ (giá trị đặt và giá trị
thực). Sau đây là một ví dụ minh họa.

2.2.2.2 Cơ cấu định vị:
Hệ thống servo không đơn giản chỉ là một phương pháp thay thế điều khiển vị trí
và tốc độ của các cơ cấu cơ học, ngoài những thiết bị cơ khí đơn giản, hệ thống servo
bây giờ đã trở thành một hệ thống điều khiển chính trong phương pháp điều khiển vị
trí và tốc độ.
Cơ cấu định vị điều khiển bởi servo motor
Ưu điểm của cơ cấu này đó là độ chính xác và đáp ứng tốc độ cao, có thể dễ dàng
thay đổi vị trí đích và tốc độ của cơ cấu chấp hành.
2.2.2.3 Cơ cấu chuyển động định hướng:
Cơ cấu này chuyển động theo hướng nhất định được chỉ định từ bộ điều khiển.
Chuyển động có thể là chuyển động tịnh tiến hay quay.

Ưu điểm là cơ cấu chấp hành đơn giản và nâng cao tuổi thọ hộp số truyền động
(do truyền động khá êm).
2.2.2.4 Backlash và hiệu chỉnh:
Backlash hiểu nôm na đó là giới hạn chuyển động của một hệ thống servo.Tất cả
các thiết bị cơ khí đều có một điểm trung tính giữa chuyển động hoặc quay theo chiều
dương và âm (cũng giống như động cơ trước khi đảo chiều thì vận tốc phải giảm về 0).
Xét một chuyển động tịnh tiến lùi và tới như trong hình sau:
Chuyển động tính tiến này được điều khiển bởi một động cơ servo. Chuyển động
tới và lùi được giới hạn bởi một khoản trống như trong hình. Như vậy động cơ sẽ quay
theo chiều dương hoặc chiều âm theo một số vòng nhất định để chuyển động của thanh
quét lên toàn bộ khoản trống đó nhưng không được vượt quá khoản trống (đây là một
trong những điều kiện cốt lõi của việc điều khiển động cơ servo). Giới hạn này được
gọi là backlash, từ nay hễ gặp từ backlash thì chắc các bạn đã hiểu nó là cái gì rồi đúng

không. Tuy nhiên trong thực tế độ động cơ quay những vòng chính xác để con trượt
trựơt chính xác và quét lên toàn bộ khoản trống trên là rất khó thực hiện nếu không có
một sự bù trừ cho nó. Và trong hệ thống servo nhất thiết có những hàm lệnh thực hiện
việc bù trừ, hiệu chỉnh này. Như trong hình vẽ trên, hệ thống servo gởi xung lệnh hiệu
chỉnh cộng/trừ số lượng xung lệnh điều khiển và các xung lệnh hiệu chỉnh này sẽ
không được tính đến trong bộ đếm xung.

2.2.3 Sơ đồ khối của hệ thống servo:
Sau đây là một sơ đồ khối hệ truyền động servo với 2 vòng hồi tiếp vị trí và tốc
độ
Trong đó phần A, B, C là phần so sánh xử lý tín hiệu hồi tiếp và hiệu chỉnh lệnh.
Phần D, E là cơ cấu thực thi và hồi tiếp. Các phần A, B, C thì khá phổ dụng trong các
sơ đồ khối điều khiển, phần D, E thì tùy các thiết bị sử dụng mà chúng có khác nhau
đôi chút nhưng về bản chất chúng hoàn toàn giống nhau. Sau đây là một số ví dụ về
phần D, E thường gặp:

2.3 CẤU TẠO VÀ ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ SERVO:
2.3.1 Cấu tạo:
Động cơ servo về nguyên lý, cấu tạo phần điện - từ thì giống như các loại động
cơ bình thường (nghĩa là cũng có phần cảm phần ứng, khe hở từ thông, cách đấu
dây, .v.v.) nhưng có sự khác biệt về cấu trúc cơ học, đó là động cơ servo có hình dáng
dài, đường kính trục và rotor nhỏ hơn động cơ thường cùng công suất, moment.
Điểm nổi bật của 1 servo motor là tích hợp sẵn cơ cấu feedback vào bên trong
động cơ. Động cơ servo là thiết bị được điều khiển bằng chu trình kín. Từ tín hiệu hồi
tiếp vận tốc/vị trí, hệ thống điều khiển số sẽ điều khiển họat động của một động cơ
servo. Với lý do nêu trên nên sensor đo vị trí hoặc tốc độ (encoder hoặc máy phát tốc)
là các bộ phận cần thiết phải tích hợp cho một động cơ servo

Có 3 loại động cơ servo được sử dụng hiện nay đó là động cơ servo AC dựa
trên nền tảng động cơ AC lồng sóc; Động cơ servo DC dựa trên nền tảng động cơ DC;
và động cơ servo AC không chổi than dựa trên nền tảng động cơ không đồng bộ, và
động cơ đồng bộ.
Không phải bất kì động cơ nào cũng có thể dùng làm động cơ servo. Động cơ
servo là động cơ hoạt động dựa theo các lệnh điều khiển vị trí và tốc độ. Chính vì thế
nó phải được thiết kế sao cho các đáp ứng là phù hợp với nhu cầu điều khiển. …). Tuy
nhiên tuỳ theo nhu cầu điều khiển mà nó có một số điểm cải tiến hơn (dành cho những
mục đích đặc biệt) so với động cơ thường để phục vụ cho các mục đích điều khiển cụ
thể.
2.3.2 Đặc tính của động cơ servo:
Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra
của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ
được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động
quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong
muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính

Đặc tính vận hành của một động cơ servo phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính từ và
phương pháp điều khiển động cơ servo
2.3.2.1 Tăng tốc độ đáp ứng:
Các động cơ bình thường, muốn chuyển từ tốc độ này sang tốc độ khác thì cần có
một khoản thời gian quá độ. Trong một số nhu cầu điều khiển, đòi hỏi động cơ phải
tăng/giảm tốc nhanh chóng để đạt được một tốc độ mong muốn trong thời gian ngắn
nhất, hoặt đạt được một vị trí mong muốn nhanh nhất. Ví dụ bạn muốn điều khiển một
cơ cấu từ vị trí X đến vị trí X’, ban đầu khi ở xa vị trí X’ thì động cơ quay với vận tốc
lớn để tăng tốc, tuy nhiên khi đến gần X’ đòi hỏi động cơ cần giảm tốc tức thì để có
thể đạt được vị trí mong muốn một cách chính xác và loại trừ sự vọt lố vị trí. Các động
cơ thường không thể đáp ứng được điều này. Để động cơ đáp ứng được những yêu cầu
trên thì nó phải được thiết kế sao cho rút ngắn đáp ứng tốc độ của động cơ.
Muốn như vậy ta cần giảm moment quán tính và tăng dòng giới hạn cho động cơ.
Để giảm moment quán tính thì động cơ servo được giảm đường kính rotor và loại bỏ
các cơ cấu sắt không cần thiết. Để tăng dòng giới hạn, động cơ servo có thể sử dụng
sắt Ferrit để làm mạch từ và thiết kế hình dạng lõi sắt cho phù hợp. Đối với động cơ
nam châm vĩnh cữu thì nó cần được thiết kế sao cho ngăn cản được sự khử từ (hình
dạng mạch từ) và tăng khả năng từ tính của nam châm (sử dụng nam châm đất hiếm
rare earth magnet).

2.3.2.2 Tăng khả năng đáp ứng:
Đáp ứng ở đây cần được hiểu đó là sự tăng/giảm tốc cần phải “mềm” nghĩa là gia
tốc là một hằng số hay gần như là một hằng số.
Một số động cơ như thang máy hay trong một số băng chuyền đòi hỏi đáp ứng
tốc độ của cơ cấu phải “mềm”, tức là quá trình quá độ vận tốc phải xảy ra một cách
tuyến tính. Để làm được điều này thì cuộn dây trong động cơ phải có điện cảm nhỏ
nhằm loại bỏ khả năng chống lại sự biến đổi dòng điện do mạch điều khiển yêu cầu.
Các động cơ servo thuộc loại này thường được thiết kế giảm thiểu số cuộn dây trong
mạch và có khả năng thu hẹp các vòng từ trong mạch từ khe hở không khí.
2.3.2.3 Mở rộng vùng điều khiển (control range):
Một số yêu cầu trong điều khiển cần điều khiển động cơ ở một dải tốc độ lớn hơn
định mức rất nhiều. Động cơ bình thường chỉ cho phép điện áp đặt lên nó phải bằng
điện áp chịu đựng của động cơ và thông thường không quá lớn so với điện áp định
mức.
Động cơ servo thuộc loại này có thiết kế đặt biệt nhằm gia tăng điện áp chịu đựng
hoặc tăng khả năng bão hoà mạch từ trong động cơ (nghĩa là động cơ làm việc ở đoạn
phía dưới cách xa đoạn định mức. Như vậy động cơ servo thuộc loại này phải được

tăng cường cách điện và sử dụng sắt Ferrit hoặc nam châm đất hiếm (rare earth).
2.3.2.4Khả năng ổn định tốc độ:
Động cơ servo loại này thường được thiết kế sao cho vận tốc quay của nó rất ổn
định.
Không có mạch điện hoàn hảo, không có từ trường hoàn hảo trong thực tế. Chính
vì thế một động cơ quay 1750 rpm không có nghĩa là nó luôn luôn quay ở 1750 rmp
mà nó chỉ dao động quanh giá trị này. Động cơ servo khác biệt với động cơ thường là
ở chỗ độ ổn định tốc độ khá cao. Các động cơ servo loại này thường được sử dụng
trong các ứng dụng đòi hỏi tốc độ chính xác (như robot). Nó được thiết kế sao cho có
thể gia tăng được dòng từ trong mạch từ lên khá cao và gia tăng từ tính của cực từ. Các
rãnh rotor được thiết kế với hình dáng đặc biệt và các cuộn dây rotor cũng được bố trí
khác đặc biệt để có thể đáp ứng được yêu cầu này. Một hình ảnh minh hoạ

2.3.2.5 Tăng khả năng chịu đựng của động cơ:
Một số động cơ servo được thiết kế sao cho có thể chịu đựng được các tín hiệu
điều khiển ở tần số rất và có khả năng chịu được được những yêu cầu tăng tốc bất ngờ
từ bộ điều khiển (có thể tạo ra các xung điện hài bậc cao). Những động cơ như thế này
thường được cải tiến về phần cơ để có tuổi thọ cao và có thể chống lại được sự hao
mòn do ma sát trên ổ bi bạc đạn cũng như trên chổi than (đối với DC).
Một động cơ servo có thể một số đặc điểm trên để phù hợp với nhu cầu điều
khiển của người điều khiển.
2.3.3 Nguyên lý hoạt động của encoder:
Encoder mục đích dùng để quản lý vị trí góc của một đĩa quay, đĩa quay có thể là
bánh xe, trục động cơ, hoặc bất kỳ thiết bị quay nào cần xác định vị trí góc.
Encoder được chia làm 2 loại, absolute encoder (tuyệt đối) và incremental encoer
(tương đối).
Encoder tuyệt đối chỉ rõ ràng vị trí của encoder, chúng ta không cần xử lý gì
thêm, cũng biết chính xác vị trí của encoder ,encoder tương đối chỉ có 1, 2, hoặc tối đa
là 3 vòng lỗ. Cứ mỗi lần đi qua một lỗ, chúng ta phải lập trình để thiết bị đo đếm lên 1.
Do vậy, encoder loại này có tên incremental encoder (encoder tăng lên 1 đơn vị) do đó
không thể cho ta biết chính xác vị trí.

Việc thiết kế encoder tuyệt đối cần quá nhiều vòng lỗ, và dẫn tới giới hạn về kích
thước của encoder, bởi vì việc gia công chính xác các lỗ quá nhỏ là không thể thực
hiện được. Chưa kể rằng việc thiết kế một dãy đèn led và con mắt thu cũng ảnh hưởng
rất lớn đến kích thước giới hạn này nên trong đa số các Motor, incremental optical
encoder được dùng và mô hình động cơ servo trong bài này cũng không ngoại lệ.
 Sự khác biệt giữa absolute encoder và incremental encoder:
Absolute encoder sẽ theo dõi vị trí trục động cơ ngay cả khi hệ thống
bị mất điện và một số chuyển động xảy ra trong thời gian đó. Incremental encoder là
không có khả năng trên.
Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục. Trên
đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa. Khi đĩa quay, chỗ
không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ
chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu. Với
các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có
chiếu qua lỗ hay không.
Hình 2. Optical Encoder
Encoder thường có 3 kênh (3 ngõ ra) bao gồm kênh A, kênh B và kênh I. Trong
hình 2 bạn thấy hãy chú ý một lỗ nhỏ bên phía trong của đĩa quay và một cặp phát-thu
dành riêng cho lỗ nhỏ này. Đó là kênh I của encoder. Cữ mỗi lần motor quay được một

vòng, lỗ nhỏ xuất hiện tại vị trí của cặp phát-thu, hồng ngoại từ nguồn phát sẽ xuyên
qua lỗ nhỏ đến cảm biến quang, một tín hiệu xuất hiện trên cảm biến. Như thế kênh I
xuất hiện một “xung” mỗi vòng quay của motor. Bên ngoài đĩa quay được chia thành
các rãnh nhỏ và một cặp thu-phát khác dành cho các rãnh này.
Đây là kênh A của encoder, hoạt động của kênh A cũng tương tự kênh I, điểm
khác nhau là trong 1 vòng quay của motor, có N “xung” xuất hiện trên kênh A. N là số
rãnh trên đĩa và được gọi là độ phân giải (resolution) của encoder. Mỗi loại encoder có
độ phân giải khác nhau, có khi trên mỗi đĩa chỉ có vài rãnh nhưng cũng có trường hợp
đến hàng nghìn rãnh được chia. Để điều khiển động cơ, bạn phải biết độ phân giải của
encoder đang dùng. Độ phân giải ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển và cả
phương pháp điều khiển. Không được vẽ trong hình 2, tuy nhiên trên các encoder còn
có một cặp thu phát khác được đặt trên cùng đường tròn với kênh A nhưng lệch một
chút (lệch M+0,5 rãnh), đây là kênh B của encoder. Tín hiệu xung từ kênh B có cùng
tần số với kênh A nhưng lệch pha 90 độ. Bằng cách phối hợp kênh A và B người đọc
sẽ biết chiều quay của động cơ. Hãy quan sát hình 3.
Hình 3. Hai kênh A và B lệch pha trong encoder
Hình trên cùng trong hình 3 thể hiện sự bộ trí của 2 cảm biến kênh A và B lệch
pha nhau. Khi cảm biến A bắt đầu bị che thì cảm biến B hoàn toàn nhận được hồng
ngoại xuyên qua, và ngược lại. Hình thấp là dạng xung ngõ ra trên 2 kênh. Xét trường
hợp motor quay cùng chiều kim đồng hồ, tín hiệu “đi” từ trái sang phải. Bạn hãy quan
sát lúc tín hiệu A chuyển từ mức cao xuống thấp (cạnh xuống) thì kênh B đang ở mức
thấp. Ngược lại, nếu động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ, tín hiệu “đi” từ phải qua
trái. Lúc này, tại cạnh xuống của kênh A thì kênh B đang ở mức cao. Như vậy, bằng
cách phối hợp 2 kênh A và B chúng ta không

những xác định được góc quay (thông qua số xung) mà còn biết được chiều quay của
động cơ (thông qua mức của kênh B ở cạnh xuống của kênh A).

2.4 TÌM HIỂU VỀ DÒNG SẢN PHẨM SIGMA AC-SERVO CỦA
YASKAWA(SGD*-***s):
2.4.1 Động cơ Ac-Servo (SGM-******):
2.4.1.1 Sơ đồ cấu trúc động cơ Ac-Servo (SGM-******):
AC-Servo motor được chia thành hai loại: động cơ đồng bộ và động cơ cảm ứng. Loại
đồng bộ thường được sử dụng nhiều hơn. Đối với động cơ loại đồng bộ tốc độ của
motor được điều khiển bởi sự thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều. Động cơ loại
đồng bộ có một moment giữ mạnh khi động cơ dừng và hơn nữa loại này có thể sử
dụng khi đòi hỏi điều khiển vị trí chính xác, loại này thường sử dụng cho servo điều
khiển vị trí. Hình minh họa theo sau là cấu trúc bên trong của một động AC-Servo loại
đồng bộ.

2.4.1.2 Thông số động cơ:
Nhãn của động cơ cho ta các thông số kĩ thuật của động cơ
2.4.1.3Nguyên tắc hoạt động của động cơ:
Được điều khiển từ bộ driver của động cơ servopack

Tính hiệu hồi tiếp của động cơ nhờ encoder đưa về driver. Driver xử lý tín hiệu
hồi tiếp để và đưa ra tín hiệu điều khiển cho động cơ.
2.4.2 Bộ điều khiển driver của động cơ SERVOPACK (SGD*-****):
2.4.2.1 Thông số bộ điều khiển driver SERVOPACK (SGD*-****):

Nhãn của DRIVER cho ta các thông số kĩ thuật của DRIVER:

2.4.2.2 Sơ đồ chân của driver SERVOPACK(SGD-02AS):
Sơ đồ chân được chia làm 3 nhóm chính:
Nhóm 1 : chân tín hiệu điều khiển
COM+,COM_:chân nguồn
SV-ON: cho phép động cơ làm việc
P-CON: chọn mod điều khiển
P-NL: mod điều khiển
N-NL: mod điều khiển
CL:xóa bộ đếm
SV-RST:chân reset lỗi
P-OT,N-OT:chân công tắc hành trình thuận và nghịch
Nhóm 2: chân tín hiệu đèn báo
SV-ALM:đèn báo trạng thái lỗi
V-CMP: đèn báo vận tốc
TGON:đèn báo mod vận tốc
ALM1: mod trạng thái lỗi

Nhóm 3: chân tín hiệu encoder :
OA+, OA_: Tín hiệu ngõ ra kênh A
OB+ ,OB_: Tín hiệu ngõ ra kênh B
OC+, OC_: Tín hiệu ngõ ra kênh C
Các tín hiệu phản hồi từ encoder gửi về driver qua một cổng đệm và được driver
xử lý và được đưa về bộ điều khiển trung tâm(PLC).
 Sơ đồ tổng quát của một bộ AC-Servo:


2.4.2.3 Nguyên lý điều khiển của driver trong Mod điều khiển tốc độ và
moment:
Driver điều khiển điều khiển tốc độ và moment nguyên tắc nhận tín hiệu
analog dưới dạng điện áp từ bên ngoài, có thể từ ngõ ra của modul analog.
Khi động cơ làm việc,encoder gắn trên động cơ sẽ gửi tín hiệu phản hồi vị trí vận
tốc và moment về bộ điều khiển driver.Driver sẽ thực hiện việc so sánh tín hiệu nhận
từ PLC và tín hiệu phản hồi từ đó đưa ra hướng xử lý.
Tín hiệu điều khiển vận tốc va moment là tín hiệu điện áp analog được đưa trực
tiếp đến các chân V-ref và T-ref .Tùy thuộc vào giá trị nguồn mà cài đặt thông số độ lợi
cho thích hợp.
Phụ thuộc vào việc cài đặt thông số trong Mod điều khiển tốc độ và moment mà
các chân tín hiệu V-ref và T-ref có các ngưỡng điều khiển khác nhau, từng chế độ điều
khiển khác nhau.
Một số cài đặt cho mode điều khiển tốc độ và moment:
Tín hiệu
điện áp
analog từ
PLC

 Mode điều khiển 3 cấp tốc độ:
Chủ yếu sử dụng 3 chân P-CON, P-NL, N-NL.

Quá trình set các thông số được thể hiện ở bảng:
Thông số hằng số Cn-02 bit 2 thể hiện ở bản sau:

Kết hợp với cài đặt các cấp tốc độ cho các hằng số Cn-19, Cn-20, Cn-21:

2.4.3 Màn hình điều khiển Digital Operator (JUSP-OP02A,JUSP-
OP03A):
2.4.3.1Thông số của màng hình điều khiển Digital Operator (JUSP-
OP02A,JUSP-OP03A):

2.4.3.2 Chức năng và hướng dẫn sử dụng Digital Oprater (JUSP-OP02A):
Màn hình hiển thị của màn hình điền khiển Digital Operator cho ta các thông
tin về Mod điều khiển, các tín hiệu đầu vào vị trí,tốc độ,moment,sự cố lỗi và cho phép
cài đặt các thông số.
Gắng cáp từ màng hình điều khiển vào cổng CN3 của driver servopack.
Trên màng hình điều khiển có các nút nhấn với chức năng như sau:
RESET: xoá đèn cảnh báo, reset cảnh báo
JOG-SVON: tắt/mở servo
DSPL/SET: mod chỉnh chế độ hiển thị
DATA/ENTER: nut chọn ( chấp nhận) khi cài đặt
, , , : điều chỉnh vị trí số cần chỉnh hoặc tăng/giảm số
: màng hình hiển thị thông số.
Ý nghĩa hiển thị của các bit trên màng hình hiển thị thông số:

Khi nhấn nút :

Khi nằm ở Setting Mode:
Đây là mode chế độ cài đặt các thông số cần thiết cho driver Servopack trong đó
chia ra làm ba nhóm như sau:
 Đối với Cn-00: dùng để điều khiển động cơ trực tiếp từ màng hình điều
khiển Digital Operator gồm các mode như sau:

Ví dụ cách sử dụng mode này được chi dẫn như hình sau:
Lựu chọn giá trị 00 cần cài đặt bằng các nút , , , .
Nhấn nút chấp nhận dữ liệu số mà mình đã chọn.
Lựu chọn giá trị 00 cần cài đặt bằng các nút , , , .
Nhấn nút chuyển mode.

Nhấn nút chấp nhận cài đặt và trở về ban đầu.
 Đối với nhóm mode Cn-01, Cn-02:
Khi bấm nút , để lựa chọn bit cần cài đặt, đang ở bit bao nhiêu hiển thị
ở led cuối cùng, nút , để set hoặc không set bit.
 Đối với nhóm mode Cn-03 trở đi sử dụng như hướng dẫn bên dưới:

 Các trạng thái đèn cảnh báo trên màn hình điều khiển:

2.4.3.3Cài đặt thông số cho mode tốc độ và moment với màn hình điền khiển Digital
Operator (JUSP-OP02A,JUSP-OP03A):
Thực hiện việc set thông số thông qua màn hình.Có rất nhiều thông số.các thông
số này đa phần được giữ nguyên theo tiêu chuẩn cài đặt ban đầu của nhà sản xuất. các
thông số cài đặt cho mode tốc độ và moment chủ yếu chúng ta can thiệp vào một số
thông số có liên quan đến tốc độ vào moment cho phù hợp với yêu cầu và mục đích sử
dụng của chúng ta.

 Các thông số cài đặt cho hai mode điều khiển bit (Cn-01, Cn-02):

2.4.4 Kết nối động cơ Ac-Servo (SGM-******) và màng hình điền
khiển Digital Operator (JUSP-OP02A) với driver SERVOPACK
(SGD*-****)
Encoder gắn trên động cơ được kết nối với driver servopack thông qua cổng
2CN
Tín hiệu điều khiển từ PLC được kết nối với driver servopack thông qua cổng
1CN.
Màng hình điền khiển Digital Operator (cổng 3CN) (JUSP-OP02A) được kết nối
với driver servopack thông qua cổng 3CN.

Các chân U,V,W từ động cơ được nối vào các U,V,W của bộ driver servopack.
 Tính toán trong mode điều khiển vận tốc và moment:
Vận tốc được tính toán từ tín hiệu phản hồi của encoder:
V nậ t cố =
N.60
No.To
V nậ t cố =
N.60
No.To
N: số xung đếm được trong thời gian lấy mẫu (xung/vòng).
No: độ phân giải của encoder (xung/vòng) .
To: thời gian lấy mẫu (s).
 Các trạng thái lỗi xảy ra trong quá trình hoạt dộng:

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ S7-200 VÀ OPC
3.1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200:
3.1.1 Đặc điểm bộ điều khiển loic khả trình (PLC):
Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy
trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có khả năng thay thế hoàn toàn cho
các phương pháp điểu khiển truyền thống dùng rơle (loại thiết bị phức tạp và cồng
kềnh); khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các
lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và công
nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự
kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền công nghệ.
Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tinh năng ưu việt và thích hợp trong
môi trường công nghiệp:
 Khả năng kháng nhiễu rất tốt.

 Cấu trúc dạng module rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo
nâng cấp….
 Có những module chuyên dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt hay
những module truyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc mạng Internet
 Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để
xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động
 Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được chương trình hoặc
thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình.
3.1.2 Cấu trúc phần cứng của S7-200:
Các thành phần cơ bản của một PLC thường có các modul phần cứng sau:
1. Modul nguồn
2. module đơn vị xử lý trung tâm
3. Modul bộ nhớ chương trình và dữ liệu.
4. Modul đầu vào
5. Modul đầu ra.
6. Modul gối phép( để hộ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ)
7. : Modul chức năng( để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng).
3.1.3 Cấu trúc bộ nhớ S7-200
Phân chia bộ nhớ: Bộ nhớ được chia làm 4 vùng cơ bản, hầu hết các vùng nhớ
đều có khả năng đọc/ghi chỉ trừ vùng nhớ đặc biệt SM (Special Memory) là vùng nhớ
có chỉ số đọc, số còn lại có thể đọc/ghi được
Vùng nhớ chương trình: Là miền bộ nhớ được dùng để lưu giữ các lệnh,
chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-valatie đọc/ghi được.
Vùng nhớ tham số: Là miền lưu giữ các tham số như từ khóa, địa chỉ trạm…
cũng giống như vùng chương trình, vùng này thuộc kiểu non-valatie đọc/ghi được
Vùng dữ liệu: Được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm kết
quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đếm truyền
thông…
Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự
được đặt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này không thuộc kiểu non-valatie nhưng
đọc/ghi được.
3.1.4 Xử lý chương trình.
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng
quét (Scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng việc đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng
bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét
chương trình thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc. Sau giai

đoạn thực hiện chương trình là giai đọan truyền thông và kiểm tra lỗi. Vòng quét được
kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo đến cổng ra
3.1.5 Giao tiếp giữa sensor và cơ cấu chấp hành:
S7-200 có hai loại cơ bản:
AC/DC/RELAY

Hình 2.2: sơ đồ mạch giao tiếp giữa CPU 224 AC/DC/RLY với sensor và cơ
cấu chấp hành
DC/DC/DC
Hình 2.3: Sơ đồ mạch giao tiếp giữa CPU 224 DC/DC/DC với sensor và cơ
cấu chấp hành
3.2 BỘ ĐẾM XUNG TỐC ĐỘ CAO ( HSC: HIGHT SPEED
COUNTER).
3.2.1 Giới thiệu về HSC:
Bộ đếm thường: Bộ đếm thường trong PLC như đếm lên ( CTU), đếm xuống
(CTD), đếm lên xuống (CTUD), 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).
HSC là bộ đếm tốc độ cao, được sử dụng để đếm những sự kiện xảy ra với tần số
lớn mà các bộ đếm thông thường trong PLC không đếm được. VD: Tín hiệu xung từ
encoder…
3.2.2 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.

3.2.3 Vùng nhớ đặc biệt sử dụng để lập trình cho HSC:
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.
3.2.4 Các mode đếm của bộ đếm:
Mỗi bộ đếm đều có những Mode đếm khác nhau. Tùy vào từng ứng dụng cụ thể
mà người lập trình lựa chọn Mode đếm cho phù hợp. Dưới đây trình bày Mode đếm
của các bộ đếm tiêu biểu:
HSC0 có 1 mod đếm(Mod 0).Các bộ đếm còn lại đều có 12 Mod đếm
Bảng mô tả chế độ đếm của các bộ HSC
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

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 9,10,11 : dùng để đếm xung A/B của ENCODER có 2 dạng
Dạng 1:đếm tăng 1 khi có xung A/B quay theo chiều thuận, giảm1 khi có xung
A/B quay theo chiều nghịch

Dạng 2:đếm tăng 4 khi có xung A/B quay theo chiều thuận, giảm4 khi có xung
A/B quay theo chiều nghịch
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.
3.2.5 Ý nghĩa các bit của byte trạng thái khi lập trình cho HSC:
Các bit không sử dụng được bỏ qua
Byte điều khiển của HSC0 :SMB36

Byte điều khiển của HSC1: SMB46
Byte điều khiển của HSC2: SMB56
3.2.6 Ý nghĩa các bit của byte điều khiển khi lập trình cho HSC:
Các bit không sử dụng được bỏ qua
Byte điều khiển của HSC0

3.2.7 Chọn kiểu Reset, Start và tần số đếm cho HSC
3.2.8 Byte trạng thái và byte điều khiển của HSC3, HSC4, HSC5
3.2.9 Giá trị tức thời, giá trị đặt
3.2.10Các bước khởi tạo bộ đếm HSC:

Để đọc xung tốc độ cao ,ta thực hiện các bước sau cho việc định dạng Wizard:
Chọn Wizard đọc xung tốc độ cao High Speed Counter
Chọn Mode đọc xung tốc độ cao và loại Counter nào (HC0,HC1…)
Dùng chu kì quét đầu tiên (SM0.1) để gọi chương trình con khởi tạo. Trong
chương trình con khởi tạo thực hiện các công việc sau đây.
Nạp giá trị cho Byte điều khiển.
Gán bộ đếm với Mode đếm tương ứng dùng lệnh HDEF.
Nạp giá trị tức thời.
Nạp giá trị đặt trước.
Gắn chương trình ngắt với sự kiện ngắt dùng lệnh ATCH nếu sữ dụng
ngắt.
Cho phép ngắt dùng lệnh ENI.
Chọn bộ đếm để thực thi dùng lệnh HSC.
Lưu ý: Toàn bộ các bước trên đều được thực hiện trong một chương trình con
khởi tạo HSC. Việc khởi tạo này chỉ thực hiện một lần, khi nào cần thay đổi giá trị, chế
độ làm việc thì mới khởi tạo lại.
3.3 CHƯƠNG TRÌNH NGẮT:

3.3.1 Giới thiệu về ngắt trong S7 200.
Ngắt là quá trình mà s7 200 dừng chương trình đang thực thi để thực hiện
chương trình ngắt khi được yêu cầu(có sự kiện gây ra ngắt xãy ra). Sau khi thực hiện
xong chương trình ngắt thì s7 200 sẽ quay về chương trình đang thực hiện trước khi
xãy ra ngắt để thực hiện tiếp
Khi có nhiều yêu cầu ngắt xãy ra đồng thời thì các ngắt sẽ thực hiện theo
thứ tự ưu tiên từ ngắt có mức ưu cao nhất đến ngắt có mức ưu tiên thấp nhất.
Thứ tự ưu tiên ngắt như sau:
 Ngắt truyền thông
 Ngắt vào ra
 Ngắt timer
Các điều kiện ngắt xảy ra sẽ được lưu lại và sắp xếp theo thứ tự
Một chương trình ngắt có thể được gọi bởi nhiêu sự kiện ngắt, Tuy nhiên
một sự kiện ngắt thì không thể gán cho nhiều chương trình ngắt
Tùy thuộc vào loại CPU mà số lượng ngắt cũng như sự kiện ngắt có khác
nhau
3.3.2 Các lệnh sử dụng khi lập trình điều khiển ngắt.
3.3.3 Các sự kiện gây ra ngắt

3.3.4 Các bước lập trình khi sử dụng ngắt.
Tất cả các ngắt phải được khởi tạo trước khi làm việc. Việc khởi tạo các
ngắt nên thực thi một lần(SM0.1) trong chương trình, chỉ khi nào cần thay đổi các
thông số trong quá trình khởi tạo thì mới khởi tạo lại.
– Xác định ứng dụng và chương trình ngắt
– Phụ thuộc vào từng loại ngắt mà khởi tạo chương trình ngắt
– Kích hoạt chế độ ngắt
3.4 SỬ DỤNG MODUL ANALOG:

Tín hiệu Analog là các tín hiệu tương tự ( 0 – 10VDC,hoặc 4-20mA……),Hầu
hết các ứng dụng của chương trình PLC Siemens nói riêng hay các ứng dụng khác đều
cần phải đọc các tín hiệu analog.Tín hiệu analog có thể là tín hiệu từ các cảm biến đo
khoảng cách,cảm biến áp suất,cảm biến đo trọng lượng……
3.4.1 Modul EM321:
1.1.1. Giới thiệu về modul EM321:
Số lượng ngõ vào.
Số lượng ngõ vào 4AIW (AIW0,AIW2,AIW4,AIW6). Ngõ vào có thể là điện áp
hay dòng điện.
Cách kết nối ngõ vào.
Dãy điện áp ngõ vào và độ phân giải.
 Điện áp vào: +10V, +5V, +2,5V,-5V,-2,5V.
 Dòng điện ngõ vào: 0 đến 20mA.
 Độ phân giải: 5uA hay từ 1,25mV đến 2,5mV.
 Giá trị số ngõ vào: -32000 đến 32000 hay từ 0 đến 32000.
Switch chọn giá trị ngõ vào và độ phân giải.

1.1.2. Đọc tín hiệu analog từ Modul EM231:
Các tín hiệu có thể đọc được từ Modul EM231(tuỳ thuộc việc chọn các Switch
trên modul):
- Tín hiệu đơn cực ( Tín hiệu điện áp): 0-10VDC, 0-5VDC
- Tín hiệu lưỡng cực (tín hiệu điện áp): -5VDC – 5VDC, -2.5VDC –
2.5VDC
- Tín hiệu dòng điện :0 – 20mA ( có thể đọc được 4-20mA)
 Tín hiệu Analog sẽ được đọc vào AIW0,AIW2 tương ứng,tuỳ thuộc vào vị trí của tín
hiệu đưa vào modul.
 Modul EM231 có 4 ngõ vào Analog,do vậy vị trí các ngõ vào tương ứng là: AIW0,
AIW2, AIW4, AIW6
 Tín hiệu analog là tín hiệu điện áp ,tuy nhiên giá trị mà AIW đọc vào không phải là giá
trị điện áp ,mà là giá trị đã được quy đổi tương ứng 16bit.
 Trường hợp đơn cực : Giá trị từ 0 – 64000 tương ứng với ( 0-10V,0-5V hay 0-20mA)
 Trường hợp lưỡng cực : Giá trị từ -32000 – 32000 tương ứng với (-5VDC – 5VDC hay
- 2.5VDC – 2.5VDC).
Vídụ :
– Trường hợp đơn cực: giá trị đọc vào của AIW0 = 32000,khi đó giá trị điện áp tương
ứng là : (32000x10VDC/ 64000) = 5VDC ( Tầm chọn 0 – 10VDC)
– Trường hợp lưỡng cực : Giá trị đọc vào của AIW0 = 16000,khi đó giá trị điện áp.
– Tương ứng là : ( 16000x5VDC/32000) =2.5VDC ( Tầm đo -2.5VDC –
2.5VDC)
 Do vậy căn cứ vào giá trị đọc vào của AIW ta có thể dùng quy tắc “tam suất”,từ đó có
thể tính được giá trị điện áp tương ứng.Từ giá trị điện áp ta có thể suy ra giá trị mong
muốn.
 Thông thường các tín hiệu Analog đọc vào bao giờ người sử dụng cũng mong muốn
đọc được chính giá trị mong muốn ( Ví dụ: giá trị khối lượng trong đọc đầu cân
Loadcell, giá trị áp suất trong đọc tín hiệu từ cảm biến áp suất…..)
 Phương pháp đọc Analog trong trường hợp này ta sẽ không cần quan tâm nhiều đến
chế độ đơn cực hay lưỡng cực,mà chỉ cần xác định được 2 điểm,từ đó lập được
phương trình đường thẳng ( Giá trị mong muốn đọc theo AIW)
– Ví dụ: Để đọc khối lượng từ đầu cân :Ta xây dựng hàm Khối lượng theo AIW( là tín
hiệu đọc vào)
Bước 1: Ta cần xác định 2 điểm: điểm 1: Ta online trên máy tính,đọc giá trị
AIW0 là x1,trong trường hợp ở điểm 1 (Điểm 1 là điểm ta đặt quả cân chuẩn 1:có khối
lượng m1 lên bàn cân) ,Tương tự ta có thể xác định được điểm 2 ( tương ứng x2 và
m2).
Từ đó ta có 2 điểm : Điểm 1 ( x1,m1) , Điểm 2 (x2,m2).
Phương trình đường thẳng đi qua 2 điểm 1,2 có dạng:

(X-X1/X2-X1) = (Y-Y1/Y2-Y1),Từ đó rút Y theo X
Đó chính là phương trình khối lượng theo AIW.
Ví dụ cụ thể: Điểm 1 (0,0), điểm 2 ( 32000,1000)
Phương trình lập:
(X-0/32000-0) = ( Y-0/1000-0) Từ đó suy ra:
Y= 1xX/ 32
Vậy : Khối lượng = AIW / 32.
3.4.2 Modul EM232:
1.1.1. Giới thiệu về modul EM232:
Điện áp nguồn: +24V.
Số lượng ngõ ra 4 analog Output.
Dãy điện áp ngõ ra -10V,+10V.
Dòng điện ngõ ra: 0 đến 20mA.
Giá trị số ngõ ra: -32000 đến 32000 hay từ 0 đến 32000.
Độ phân giải: 2,5mV.
1.1.2. Xuất tín hiệu analog qua modul EM232:
Các tín hiệu có thể xuất ra Modul EM232(tuỳ thuộc việc chọn các Switch trên modul):
Tín hiệu đơn cực ( Tín hiệu dòng điện): 0-20mA
Tín hiệu lưỡng cực (tín hiệu điện áp): -10VDC – 10VDC
Tín hiệu 0 -20mA tương ứng với giá trị 0 – 32000
Tín hiệu -10VDC – 10VDC tương ứng -32000 – 32000
Giá trị xuất ra Modul EM232 được đưa vào ô nhớ AQW tương ứng.
3.5 TỔNG QUAN VỀ OPC
PC Access là phần mềm của Simens đưa ra để hỗ trợ kết nối PLC S7 200 với PC
thuận tiện hơn. Nhiệm vụ của PC Access trong đề tài này là tạo thư viện động hổ trợ
cho vịệc kết nối PLC với PC, trong đó PC Access đóng vai trò là OPC Server.
3.5.1 OPC supermarket Analogy (tạm dịch: OPC như một siêu thị)
Khái niềm về OPC server và OPC client được liên kết với nhau giống như một
siêu thị. Tất cả những thành phần có thể sử dụng đều được thể hiện trên OPC Server,
việc lựa chọn này bao gồm tất cả các vùng xử lý dữ liệu đọc và ghi bởi OPC Server.
OPC Client sẽ lựa chọn những Items mà được yêu cầu. OPC Client sẽ đọc và ghi
giá trị mới đến những Items yêu cầu thông qua OPC Server
3.5.2 OPC Defined (tạm dịch: Xác định cấu trúc OPC)
Với cấu trúc OPC thì đối tượng OLE được sử dụng như là một đối tượng của
Microsoft. Định dạng OLE ban đầu được thể hiện như là một đối tượng nhúng.

Ngày nay OPC được gọi là “COM for Proccess Control” từ khi OPC dựa trên
COM. COM là một đối tượng chung của hệ thống hoạt động Windows và được điều
khiển bên trong bởi một vài đối tượng phần mềm.
(COM (Component Object Model: mô hình các đối tượng thành phần) là một
giao thức chuẩn để giao tiếp giữa các đối tượng cục bộ trên một máy tính nhưng
chúng là thành phần của những chương trình khác nhau)
Bằng việc sử dụng COM, OPC Server sẽ trở thành một phần của hệ thống
Windows và do đó, OPC Server không độc lập về tên file, vị trí lưu trữ và phiên bản.
Để phát triển hơn nữa COM, DCOM thậm trí hỗ trợ những ứng dụng phân tán và
cho phép đồng hoạt động giữa các đối tượng phần mềm trên các máy tính khác nhau
trong phạm vi một mạng.
OPC cung cấp một cơ cấu để cung cấp dữ liệu từ nguồn dữ liệu và chia sẽ dữ liệu
đến bất kỳ ứng dụng khác theo những cách thức tiêu chuẩn. Một nhà cung cấp ngày
nay có thể phát triển một Server sử dụng và tối ưu hoá khả năng này để chia sẽ dữ liệu
tới nguồn dữ liệu, và bao gồm cả cơ cấu truy cập dữ liệu từ dữ liệu nguồn với hiệu suất
cao. Việc cung cấp Server cùng với việc giao diện OPC cho phép bất kỳ Client nào
cũng có thể truy cập các thiết bị của OPC.
Mặc dù OPC được thiết kế ban đầu là để truy cập dữ liệu từ mạng Server, nhưng
giao diện OPC có thể được sử dụng nhiều nơi trong phạm vị một ứng dụng. Mức truy
cập thấp nhất, chúng có thể thu thập dữ liệu từ các thiết bị vật lý ở trong mạng
SCADA hoặc DCS hoặc là hệ thống SCADA,DCS trong phạm vi ứng dụng.Kỹ thuật
và thiết kế này tạo nên khả năng có thể cấu trúc một OPC Server cho phép các ứng
dụng khác có thể truy cập từ nhiều OPC Server khác nhau được cung cấp bởi nhiều
nhà cung cấp OPC khác nhau chạy trên những nút mạng khác nhau thông qua một đối
tượng .
3.5.3 Ứng dụng của việc giao tiếp OPC
Ứng dụng của giao diện OPC được dựa trên mô hình Server-Client. Một đối
tượng của Server thì cung cấp dịch vụ cho những đối tượng giao tiếp khác thông qua
giao diện. Một đối tượng khác sẽ sử dụng các dịch vụ này. Với OPC, một ứng dụng cụ
thể có thể nhận ra một OPC Server đang tồn tại trên hệ thống. Có thể địa chỉ hóa một
hoăc nhiều Server và yêu cầu dịch vụ mà chúng sẽ cung cấp. Từ vài OPC Client khác
nhau có thể truy cập một OPC Server tại cùng một thời điểm, cùng nguồn dữ liệu để
sử dụng cho bất kỳ lệnh ứng dụng OPC.
3.5.4 OPC Server
Thành phần OPC phân phối dữ liệu gọi là OPC Server. Các thành phần này thực
hiện việc thâm nhập để tồn tại trên hệ thống (máy tính). Một phần dịch vụ, chúng cung
cấp thông tin cho các OPC Client từ bất kỳ nguồn dữ liệu nào; có thể là nguồn dữ liệu
về phần cứng hay thành phần của một phần mềm. Dữ liêu được thu thập từ giao diện,
card bus trường, thiết bị đo hay thiết bị điều khiển.
Mỗi OPC server được gán một tên duy nhất bởi nhà cung cấp để định dạng nó.
Theo tiểu chuẩn COM thì cái tên này được định nghĩa như là ProgIDs. Bằng việc xác
định ProgIDs, chúng ta có thể định địa chỉ cho OPC Server xác định.
3.5.5 OPC Client

Đối tượng OPC mà sử dụng OPC Server như là nguồn dữ liệu được gọi là OPC
Client. OPC Client có thể được tồn tại như là một phần mềm chuẩn. Những Module
phần mềm còn có thể kết hợp với nhau để tạo nên các hàm cho chính các Client. Để
gặp những yêu cầu độc lập trên hệ thống và đạt được những hình thức trình bày tốt
nhất có thể, chúng ta có thể viết OPC Client bằng những ngôn ngữ lập trình khác nhau.
3.5.6 Cách thức mà Server và Client làm việc với nhau:
Server và Client truyền thông dựa trên DCOM. Client không truy cập trực tiếp
Server nhưng sử dụng thư viện COM. Bằng việc xác định ProgIDs, OPC client có thể
định địa chỉ mà mỗi OPC mà nó yêu cầu.
Hình 2.4: Truyền thông giữa Server và Client
Đặc tính và cách thức:
Chức năng của OPC Server được xác định bởi giao tiếp của chúng, OPC Client
biết được chức năng của OPC Server để yêu cầu và có thể sử dụng những dịch vụ có
giá trị. Từ góc nhìn hướng đối tượng, các dịch vụ của OPC Server được thể hiện bởi
đặc tính và cách thức. Tất cả OPC Server có đặc tính và cách thức cài đặt cơ bản
giống nhau. Nếu một Server không cung cấp nhiều chức năng mở rộng nào thì một
Client có thể nhận ra điều đó và phản ứng phù hợp với điều đó. Kết quả là các thành
phần của nhà cung cấp khác có thể làm việc với nhau mà không có vấn đề gì xảy ra.
Một Client có thể được tạo hoặc xóa đối tượng trên OPC Server thông qua giao
diện OPC. OPC Client tham chiếu tất cả các hàm của Server, và sử dụng cách thức
của Server đọc và ghi dữ liệu. Mỗi hàm của Server tương ứng với một lệnh trên Client.
3.5.7 Tên các cấp bậc trong hệ thống:
Khi một đối tượng OPC Server được tạo thì chúng xác định một đường dẫn cấp
bậc. OPC Client sẽ sử dụng đường dẫn này để xác định Item, là một phần của Group
kết nối tới một Server cụ thể.

Hình 2.5: Các cấp bậc trong OPC Server
CHƯƠNG 4:WINCC FLEXIBLE VÀ HMI
4.1 GIỚI THIỆU VỀ SIMATIC HMI
Sự thông suốt tối đa là điều thiết yếu để người vận hành điều khiển và giám sát
quá trình hoạt động trong nhà máy một cách hiệu quả với các thiết bị, máy móc ngày
càng hiện đại. Giao diện người máy (Human Machine Interface- HMI) cung cấp một
sự tích hợp toàn diện và đa dạng cho người vận hành điều khiển và giám sát các nhiệm
vụ.
Ví dụ của những hệ thống SIMATIC HMI là các màn hình điều khiển nhỏ để
sử dụng cho thiết bị cấp cao.
Hệ thống HMI miêu tả giao diện giữa người (người vận hành) và quá trình
(máy móc/ thiết bị). PLC là đơn vị hiện thời để điều khiển quá trình. Vì những lý do
đó, có một giao diện giữa người vận hành và WinCC flexible (tại thiết bị HMI) và một
giao diện giữa WinCC flexible và PLC. Một hệ thống HMI đảm đương những nhiệm
vụ sau:
• Miêu tả quá trình:
Quy trình được mô tả bởi thiết bị HMI. Màn hình trên HMI được cập nhật
động. Đây là điều cơ bản trong một quá trình chuyển động.
• Người vận hành điều khiển quá trình:
Người vận hành có thể điều khiển quá trình bởi công cụ GUI. Ví dụ, người
vận hành có thể đặt trước giá trị chuẩn của quá trình điều khiển hoặc cài đặt thong số
làm việc của động cơ.
• Hiển thị cảnh báo:
Trạng thái giới hạn quá trình được tự động khởi phát báo động. Ví dụ, khi
giá trị đặt trước bị vượt quá.

• Lưu trữ cảnh báo và giá trị quá trình:
Hệ thống HMI có thể có bản ghi giá trị cảnh báo và quá trình. Trong tương
lai, cho phép bạn truy cập dữ liệu quá trình và lấy ra những dữ liệu sản xuất trước đó.
• Ghi chép cảnh báo và giá trị quá trình:
Hệ thống HMI có thể có bản thông báo các cảnh báo và giá trị quá trình.
Điều này cho phép bạn in ra dữ liệu sản xuất.
• Quản lý thông số máy và quá trình:
Hệ thống HMI có thể lưu trữ thông số quá trình và máy móc trong công
thức. Ví dụ, bạn có thể tải những thông số này trong một đường dẫn của thiết bị
HMI tới PLC để thay đổi phiên bản sản xuất.
4.2 GIỚI THIỆU VỀ WINCC FLEXIBLE
WinCC Flexible là phần mềm SCADA được thiết kế bởi hãng Microsoft theo yêu
cầu Siemens nhằm phục vụ cho việc giám sát và thu thập dữ liệu trong hệ thống
SCADA sử dụng thiết bị của SIEMENS như các PLC S7-200, S7-300, S7-400.
Hình 3.1 WinCC Flexible giám sát PLC
WinCC Flexible rất linh hoạt trong việc giám sát có thể chuyển đổi dễ dàng giữa các
kết nối. Giao diện rất thân thiện với người sử dụng, ngoài ra còn hỗ trợ ngôn ngữ lập
trình hướng đối tượng VisualBasic.
Đặc điểm nổi bật nhất của WinCC Flexible so với WinCC SCADA chính là hỗ trợ
những tính năng rất mạnh cho việc thiết kế giao diện, thiết lập giao diện cũng như lập
trình cho các loại màn hình HMI.

Hình 3.2: Một số màn hình HMI được tích hợp trong WinCC Flexible
4.3 MỘT SỐ THUỘC TÍNH NỔI BẬT CỦA WINCC FLEXIBLE:
4.3.1 Thiết lập giao thức kết nối:
WinCC Flexible cung cấp các giao thức kết nối giữa HMI và s7-200, s7-300, s7-400.
Các kết nối có thể qua PMI, DP, Probifus, Ethernet…..
 Kết nối giữa HMI với s7-200

Hình 3.3. Thiết lập giao tiếp giữa HMI với s7 200.
 Kết nối giữa HMI với s7-300/s7-400.

Hình 3.4: Thiết lập giao tiếp giữa HMI với s7 – 300 qua MPI
 Kết nối giữa HMI với s7-300 qua Ethernet
Hình 3.5 Thiết lập thông số kết nối qua Ethernet
Giao thức kết nối Ethernet theo chuẩn IP. Ta chỉ cần khai báo địa chỉ IP cho các phần
tử kết nối mạng.
4.3.2 Tags và Tags Group

WinCC Flexible giao tiếp các thiết bị thông qua các Tags. WinCC Flexible thực hiện
tính toán và truyền dữ liệu thông qua tag xuống thiết bị, dữ liệu thu nhận từ thiết bị
cũng được thông qua tag về PLC.
Có 2 loại tag: tag nội và tag ngoại
Tag nội: Được sử dụng để tính toán, lưu trữ trong nội tại của WinCC, tag nội không
giao tiếp với các bộ điều khiển lập trình bên ngoài.WinCC quản lý tag nội thông qua
tên của tag và kiểu dữ liệu tương ứng. Chính vì vậy trong một chương trình thì tên của
tag là độc nhất.
Tag ngoại: Là những vùng nhớ bên trong bộ điều khiển lập trình hoặc thiết bị mô
phỏng. Tag ngoại luôn gắn với một địa chỉ và một kiểu dữ liệu nhất định. WinCC quản
lý các tag ngoại thông qua tên của tag và địa chỉ của nó.
Hình 3.6 Thiết lập Tag kết nối
Ở hình trên ta có: Tag_1 là tag nội có kiểu dữ liệu là Int
Tag_2 là tag ngoại có kiểudữ liệu là Bool và đại chỉ giao tiếp với
thiết bị bên ngoài là M0.0.
4.3.3 Thiết kế giao diện (Screen) cho HMI.
Giao tiếp của người và máy đều thông qua màn hình. Vì vậy việc thiết kế giao diện
cho phù hợp với mục đích sử dụng là điều hết sức quan trọng.
WinCC Flexible cung cấp hầu hết các công cụ thiết kế phục vụ cho việc thiết kế giao
diện điều khiển và giám sát.
Hình 3.7 Giao diện thiết kế của WinCC Flexible
 Menubar: Là nơi dùng để điều khiển hoạt động chính của việc thiết kế. Nó cung
cấp các công cụ cũng như thiết lập các thông số cho giao diện của chúng ta.

Đề tài: Điều khiển vận tốc và moment động cơ AC-Servo, HAY

Đề tài: Điều khiển vận tốc và moment động cơ AC-Servo, HAY

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Đề tài: Điều khiển vận tốc và moment động cơ AC-Servo, HAY

Similar to Đề tài: Điều khiển vận tốc và moment động cơ AC-Servo, HAY (20)

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Đề tài: Điều khiển vận tốc và moment động cơ AC-Servo, HAY