PLC (Programmable Logic Controller) là gì? Là thiết bị điều khiển lập trình được cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.

• PLC được dùng để thay thế các mạch Relay trong thực tế.
• Nó hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu vào và đầu ra.
• Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì phía đầu ra cũng sẽ thay đổi theo.
• Có hai ngôn ngữ lập trình phổ biến của PLC đó là Ladder và State Logic.

Điều khiển biến tần qua PLC

• Trong hệ thống điều khiển và giám sát tự động hóa, PLC đóng vai trò là bộ điều khiển trung tâm còn biến tần là cơ cấp chấp hành.
• Việc kết hợp giữa PLC và biến tần giúp biến tần hoạt động dựa trên giải thuật điều khiển của PLC.
• Ngoài ra, PLC chủ động kiểm tra trạng thái hoạt động và kiểm soát lỗi trực tiếp trên biến tần, từ đó đưa ra các tín hiệu điều khiển kịp thời, đảm bảo cho hệ thống vận hành ổn định, đồng thời bảo vệ biến tần và các thiết bị chấp hành khác.

Một số hệ thống cầu trục nanag hạ có tích hợp PLC thường được lập trình điều khiển biến tần bằng phương pháp chạy đa cấp tốc độ.

Có 3 cách cài đặt tốc độ cho biến tần từ PLC cơ bản đó là: Dùng tín hiệu Digital, tín hiệu Analog và truyền thông.

Dùng tín hiệu Analog:

• Đưa tín hiệu đặt tới đầu ra Analog của PLC để gửi tới đầu vào Analog của biến tần
• Tín hiệu phải hồi sẽ nhận về PLC qua cổng Analog đầu vào của PLC
• Tốc độ đặt theo cách dùng tín hiệu Analog có thể điều khiển vô cấp.

Dùng tín hiệu Digital:

• Tốc độ đặt theo cách dùng tín hiệu Digital chỉ có thể đặt theo các cấp cố định
• Mỗi cấp tốc độ được quy đổi về mã nhị phân rồi bật/tắt các đầu ra số của PLC tương ứng
• Tín hiệu phản hồi có thể nhận về PLC qua cổng Analog đầu vào của PLC.

Truyền thông:

• Toàn bộ các tín hiệu được gửi và nhận giữ PLC và biến tần đều thông qua 1 đường dẫn truyền thông duy nhất.

PLC giúp điều khiển những thuật toán phức tạp, phương pháp PLC sẽ cho khả năng vận hành hệ thống chính xác và bền bỉ hơn. Quá trình điều khiển, vận hành cũng giúp tiết kiệm tối đa thời gian và chi phí.

Có nhiều phương thức để cài đặt tốc độ cho biến tần từ PLC tuy nhiên, 3 phương pháp được liệt kê dưới đây là những phương pháp phổ biến và đạt được hiệu quả cao nhất.

Các thiết bị điều khiển tốc độ động cơ đều phải sử dụng các bộ điều khiển lập trình PLC và kết nối với biến tần để có thể hoạt động. Bài viết dưới đây sẽ hướng dẫn cho bạn chi tiết cách kết nối PLC với biến tần một cách đơn giản nhất theo từng bước.

Bước 1: Encoder – dùng để xác định tốc độ động cơ

Hiện nay, có 2 loại encoder đó là: encoder tương đối và encoder tuyệt đối.

3 loại thiết bị cần chuẩn bị để thực hành kết nối đó là: Động cơ (AC,DC); Biến tần (cụ thể ở đây chúng ta sẽ áp dụng vào biến tần siemmen MM440); PLC (PLC S7-200). Sau khi đã chuẩn bị đầy đủ thì chúng ta cần phải kết nối encoder với PLC S7-200 để có thể xác định tốc độ của động cơ.

Trước khi thực hành kết nối biến tần với PLC thì ta cần phải chắc chắn rằng đã nắm được đầy đủ hết các thông số của biến tần rồi.

Đầu tiên chúng ta sử dụng bộ bàn phím có sẵn trên biến tần để thực hiện bước cài đặt như sau:

Chúng ta cần Reset để có thể cài đặt lại cho hệ thống (tùy chọn):

- P0010 = 30

- P0970 = 1

Nếu chúng ta bỏ qua bước này thì các thông số tiếp theo của biến tần sẽ được set theo các giá trị:

- USS PZD length: P2012 Index0 = 2

- USS PKW length: P2013 Index0 =127

- Cho phép việc truy nhập và đọc/ghi các thông số: P0003 = 3

- Kiểm tra và cài đặt thông số động cơ cho inverter:

• P0304 = điện áp động cơ (V)
• P0305 = dòng điện động cơ (A)
• P0307 = công suất động cơ (W)
• P0310 = tần số động cơ (Hz)
• P0311 = tốc độ động cơ (RPM)

Tùy thuộc vào các loại động cơ mà ta đang sử dụng mà các thông số này có thể thay đổi khác nhau.

Tiếp theo ta phải set thông số P0010 lên 1 trước và sau khi kết thúc quá trình cài đặt ta lại đặt thông số P0010 về 0. Sau đó, các thông số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311 mới được cài đặt. Lưu ý là các thông số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311 chỉ có thể thay đổi được trong chế độ quick commissioning mà thôi.

- Xác định chế độ điều khiển biến tần bằng PLC tại chỗ hay điều khiển từ xa (Local/remove): P0700 Index0 = 5

- Ở cổng COM lựa chọn tần số setpoint cho USS: P1000 Index0 = 5

- Định thời gian tăng tốc (tùy chọn): Là thời gian để động cơ tang tốc đến tốc độ max: P1120 = 0 , 650.00 (s).

- Định thời gian giảm tốc (tùy chọn): Là thời gian để động cơ giảm dần tốc độ cho đến khi dừng hẳn: P1121 = 0 , 650.00 (s).

- Đặt tần số tham chiếu: P2000 = 1 đến 650 Hz

- Tiêu chuẩn hóa USS: P2009 Index0 = 0

- Đặt giá trị tốc độ baud cho chuẩn giao tiếp RS-485:

• P2010 Index0 = 4 (2400 baud)
• P2010 Index0 = 5 (4800 baud)
• P2010 Index0 = 6 (9600 baud)
• P2010 Index0 = 7 (19200 baud)
• P2010 Index0 = 8 (38400 baud)
• P2010 Index0 = 9 (57600 baud)
• P2010 Index0 = 10 (115200 baud)

- Nhập địa chỉ biến tần: P2011 Index0 = 0 đến 31

Đặt thời gian trống giữa hai bức thông điệp, đây là khoảng thời gian cho phép giữa hai lần truy nhập dữ liệu bức điện. Nó được sử dụng để ngắt biến tần trong một khoảng thời gian ngắn khi gặp phải lỗi truyền thông. Thời gian này được tính từ lúc sau khi một dữ liệu hợp lệ của bức điện được nhận. Mã lỗi là M0070 sẽ hiển thị và biến tần sẽ ngắt nếu có một dữ liệu nào đó không nhận được.

- Đặt giá trị 0 để ngừng điều khiển: P2014 Index0 = 0 đến 65.535 ms

- Chuyển dữ liệu từ RAM đến EEPROM: P0971 = 1 (bắt đầu chuyển).

Cuối cùng chúng ta lưu lại các thay đổi cài điều khiển biến tần.

sơ đồ kết nối PLC với biến tần S7-200

Bước 2: Sử dụng thư viện lệnh USS để lập trình cho bộ điều khiển PLC

+ Lệnh USS_INIT

Khởi tạo chế độ truyền thông USS

Chân Mode sẽ cho phép hoặc không cho phép sử dụng chế độ truyền thông USS

Mode = 0 là không cho phép USS

Mode = 1 là cho phép khởi tạo USS

Với loại PLC có 1 cổng ta có thể sử dụng chức năng này để khởi tạo chế độ USS cho Port 0 trong lúc làm việc với USS hay lúc làm việc với Freeport bằng chương trình.

• Chân Baud: có nhiệm vụ chọn tốc độ truyền trong mạng (9600)
• Chân Active: 16

  1

• Chân Done: thông báo chế độ USS đã được khởi tạo
• Chân error: lưu trạng thái lỗi
• Chân Active: số địa chỉ biến tần đã được kích hoạt sử dụng

+ Lệnh USS_CTRL

Chỉ một lệnh USS_CTRL được ấn định cho mỗi Drive.

Trước tiên Bit EN cần phải được cài đặt lên thì lệnh USS_CTRL mới được phép thực thi. Lệnh này luôn luôn nằm ở mức độ cao (mức cho phép).

RUN (RUN/STOP) cho thấy trạng thái drive là on hoặc off. Nếu bit RUN đang ở mức cao thì MM sẽ nhận được lệnh khởi động ở tốc độ định danh và theo chiều đã được chọn từ trước. Để Drive làm việc thì các điều kiện phải chính xác như sau:

- Địa chỉ Drive phải được lựa chọn từ đầu vào Active trong lệnh USS_INIT

- Đầu vào OFF2 và OFF3 phải được set ở 0

- Các đầu vào Fault và Inhubit phải là 0

- Nếu đầu vào RUN là OFF thì một lệnh được chuyển thẳng đến MM để điều khiển giảm tốc độ của động cơ xuống cho đến khi động cơ dừng hẳn.

- Đầu vào OFF2 được sử dụng để cho phép điều khiển MM dừng với tốc độ chậm.

- Đầu vào OFF3 được sử dụng để cho phép điều khiển MM dừng với tốc độ nhanh.

- Bit Resp_R báo nhận phản hồi từ phía Drive. Tát cả hoạt động của MM sẽ được thăm dò thông tin trạng thái. Trong mỗi thời điểm thì S7-200 sẽ nhận được một phản hồi từ phía Drive và Bit Resp_R sẽ được set lên và tất cả các giá trị tiếp theo sẽ được cập nhật.

- Bit Dir (Direction) xác định hướng quay mà MM sẽ điều khiển.

- Đầu vào Drive (Drive address) là địa chỉ của MM mà lệnh USS_CTRL sẽ điều khiển tới. Địa chỉ hợp lệ là: 0 đến 31.

- Đầu vào Type (Drive type) dung để lựa chọn kiểu MM. Đối với thế hệ MM3 (hoặc sớm hơn) đầu vào Type sẽ được đặt từ 0. Còn đối với kiểu MM4 giá trị đặt là 1.

- Speed-SP (speed setpoint): Là tốc độ cần đặt theo tỉ lệ phần tram. Các giá trị âm này sẽ làm động cơ quay theo chiều ngược lại: Phạm vi -200% - 200%.

• Error: là một byte lỗi chứa kết quả mới nhất của yêu cầu truyền thông USS đén Drive.
• Status: là một word thể hiện giá trị phản hồi từ phía biến tần.
• Speed: là tốc độ động cơ theo tỉ lệ phần tram trong Phạm vi -200% - 200%.
• D-Dir: cho biết hướng quay
• Inhibit: cho biết tình trạng của the inhibit bit on the drive (0 – not inhibit, 1 – inhibit). Để xóa bit inhibit này ta cần bit Fault phải trở về off và các đầu vào Run, OFF2, OFF3 cũng phải trở về off.
• Fault: cho biết tình trạng của bit lỗi (0 – không có lỗi, 1- lỗi). Drive sẽ hiển thị mã lỗi. Để xóa bit Fault thì ta cần phải chữa lỗi xảy ra và set bit F_ACK.

Qua những hướng dẫn ở trên chắc hẳn bạn đã hình dung được ra sao rồi phải không? Nếu có thắc mắc gì về các dòng sản phẩm biến tần và PLC hay vẫn chưa cài đặt được thì hãy liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi sẽ giúp bạn giải quyết tất cả các thắc mắc 1 cách nhanh nhất. Bài viết sau, chúng tôi sẽ cho bạn biết cách PLC điều khiển biến tần như thế nào để bạn có thể hiểu rõ hơn về các thiết bị điện này.