Giáo trình PLC nâng cao - Trường Cao đẳng Công nghiệp Hà Tĩnh

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH GIÁO TRÌNH PLC NÂNG CAO Hà Tĩnh, năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Tự động hóa công nghiệp và dân dụng ngày càng phát triển. Bộ não trong các hệ thống tự động hóa đó là các bộ điều khiển lập trình.Việc học tập nghiên cứu các bộ điều khiển lập trình cũng như vận hành nó đang là nhu cầu cấp thiết đối với học sinh, sinh viên các ngành kỹ thuật. Và quyển giáo trình PLC cơ bản trước đó của tác giả đã ra đời nhằm mục đích tạo ra một tài liệu học tập về loại PLC thế hệ mới của Siemens đáp ứng nhu cầu của học sinh và sinh viên. Tuy nhiên những kiến thức ở quyển giáo trình PLC cơ bản chưa giải quyết được hết những bài toán phức tạp đặt ra trong thực tiễn. Vì vậy quyển giáo trình này ra đời với mục tiêu giúp cho các đối tượng học sinh, sinh viên học nghề có thể tiếp cận dễ dàng hơn những kiến thức nâng cao bộ điều khiển khả trình này qua đó có thể ứng dụng giải quyết những bài toán phức tạp hơn trong tương lai. Tài liệu này được chia làm 4 bài, giới thiệu các kiến thức nâng cao về PLC và HMI của Siemens. Mỗi bài ngoài phần lý thuyết cơ bản còn bổ sung thêm các ví dụ minh họa và các bài toán điều khiển ngoài thực tế giúp cho học sinh sinh viên nắm rõ hơn về loại PLC và HMI này. Dù đã rất cố gắng tuy nhiên tài liệu không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong sự góp ý chân thành của quý đọc giả để giúp tài liệu ngày càng hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến góp ý xin được gửi về địa chỉ email dosinguyenbkdn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn. Hà Tĩnh, ngày 20 tháng 05 năm 2020 Tham gia biên soạn Đỗ Sĩ Nguyên - Chủ biên CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: PLC nâng cao Mã mô đun: MĐ18 Thời gian thực hiện mô đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 43 giờ; Kiểm tra: 2 giờ) I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun PLC nâng cao được thực hiện sau khi sinh viên đã học xong tất cả các môn học mô đun cơ sở và chuyên môn nghề liên quan như: Trang bị điện, PLC cơ bản, Kỹ thuật cảm biến, Lắp và cài đặt biến tần. - Tính chất: Là mô đun trong phần chuyên môn nghề II. Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức:  Trình bày được nguyên lý điều khiển động cơ KĐB 3 pha thông qua PLC và biến tần bằng tín hiệu số hoặc tín hiệu Analog; - Về kỹ năng:  Thiết kế được giao diện điều khiển bằng HMI;  Lắp đặt và lập trình được các mạch điện điều khiển động cơ KĐB 3 pha thông qua PLC và biến tần bằng tín hiệu số hoặc tín hiệu Analog;  Cài đặt được các tham số của biến tần;  Sửa chữa được những lỗi phát sinh trong quá trình hoàn thiện sản phẩm; - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, tuân thủ đúng quy trình trong quá trình thực hành. III. Nội dung mô đun: 1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian(giờ) Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra 1 Bài 1: Màn hình điều khiển HMI 12 3 9 1. Tổng quan về màn hình điều khiển HMI 2. Thiết kế giao diện HMI 2.1. Button 2.2. Switch 2.3. I/O field 2.4. Symbolic I/O field 2 Bài 2: Lập trình sử dụng chương trình con FB/FC 8 2 6 1. Lập trình với chương trình con FC 2. Khối dữ liệu Data Block 3. Lập trình với chương trình con FB 3 Bài 3: Xử lý tín hiệu Analog 16 4 11 1 1.Giới thiệu về tín hiệu Analog 2. Đấu nối tín hiệu Analog 3. Lập trình xử lý tín hiệu Analog 3.1. Lập trình đọc tín hiệu Analog 3.2. Lập trình xuất tín hiệu Analog 4 Bài 4 : Lập trình điều khiển động cơ KĐB 3 pha thông qua biến tần 24 6 17 1 1. Giới thiệu về biến tần 2. Các phương pháp điều khiển biến tần sử dụng PLC 3. Lập trình điều khiển biến tần bằng tín hiệu số 4. Lập trình điều khiển biến tần bằng tín hiệu analog Cộng 60 15 43 2 BÀI 1: MÀN HÌNH ĐIỀU KHIỂN HMI I. Mục tiêu bài học - Trình bày được các bước thiết lập một dự án lập trình sử dụng HMI trên phần mềm Tia Portal; - Thiết lập được một dự án lập trình sử dụng HMI trên phần mềm Tia Portal; - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, tuân thủ đúng quy trình trong quá trình II. Nội dung 1. Tổng quan về màn hình điều khiển HMI 1.1. Định nghĩa - HMI là từ viết tắt của Human-Machine-Interface, nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành và máy móc thiết bị. Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao tiếp” với một máy móc qua 1 màn hình giao diện thì đó là một HMI 1.2. Vị trí và ứng dụng - Trong hệ thống tự động hóa toàn diện thì HMI đứng ở vị trí cấp điều khiển và giám sát: - Một số ứng dụng của HMI đó là:  Hỗ trợ người vận hành điều khiển một cách trực quan các quá trình hoạt động của một máy nói riêng và cả hệ thống nhà máy nói chung;  Giám sát, thu thập, báo cáo và lưu trữ các dữ liệu sản xuất của nhà máy nhằm hỗ trợ việc quản lý và khai thác một cách hiệu quả các máy sản xuất đóng góp vào việc tăng hiệu suất cũng như chất lượng của sản phẩm;  Hỗ trợ cảnh báo các sự cố có thể xảy ra cho người vận hành, giúp cho quá trình bảo trì và bảo dưỡng diễn ra thuận lợi.  Đảm bảo tính an toàn trong vận hành sản xuất 1.3. Phân loại HMI thường có hai loại chính đó là:  HMI trên nền tảng PC, đó là các màn hình máy tính hiển thị giao diện điều khiển giám sát trong hệ thống SCADA hoặc DCS;  HMI trên nền tảng nhúng, đó là các màn hình điều khiển giám sát riêng lẻ đặt trên tủ điện ist: Hoàn thiện thiết kế: Kết quả sản phẩm: BÀI 2: LẬP TRÌNH SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH CON FB/FC I. Mục tiêu bi học - Trình bày được những ưu điểm của việc lập trình sử dụng chương trình con FB/FC; - Lập trình được một chương trình PLC sử dụng chương trình con FB/FC; - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, tuân thủ đúng quy trình trong quá trình II. Nội dung 1. Hệ điều hành và chương trình ứng dụng Mỗi CPU có chứa một hệ điều hành để tổ chức và quản lý việc thực thi chương trình, trình tự hoạt động của CPU sẽ độc lập với các tác vụ điều khiển. Nhiệm vụ của hệ điều hành thực hiện các công việc sau:  Thực hiện warm restart  Cập nhật bộ nhớ process image của ngõ vào và ngõ ra  Thực hiện chương trình chính  Thực thi chương trình ngắt khi gặp sự kiện ngắt  Phát hiện và xử lý các lỗi xảy ra  Quản lý các vùng nhớ Chương trình chính được tạo ra để thực hiện tác vụ cần điều khiển. Nhiệm vụ của chương trình chính như sau:  Kiểm tra các điều kiện để thực hiện warm restart bằng khối khởi động  Thực thi các nhiệm vụ trong chương trình  Thực thi các chương trình ngắt khi gặp sự kiện ngắt  Xử lý các lỗi xảy ra khi thực hiện chương trình 2. Khối tổ chức (Organization Block) Khối tổ chức tạo ra giao tiếp giữa hệ điều hành và chương trình ứng dụng.Nó được gọi từ hệ điều hành và thực hiện các nhiệm vụ sau:  Xử lý chương trình theo chu kỳ(Ví dụ như OB1)  Startup characteristics of the controller  Xử lý chương trình ngắt  Xử lý các lỗi phát sinh Mỗi project cần có tối thiểu một khối tổ chức (OB1) Khi một sự kiện xảy ra, trình tự hoạy động của các khối OB cs thể xảy ra như sau:  Nếu một OB đã được gán cho sự kiện, sự kiện này sẽ kích hoạt việc thực thi OB được gán. Nếu mức độ ưu tiên của OB được gán lớn hơn mức ưu tiên của OB hiện đang được thực thi, thì nó được thực thi ngay lập tức (ngắt). Nếu không, OB được gán sẽ đợi cho đến khi OB ưu tiên cao hơn được thực thi hoàn toàn  Nếu bạn chưa gán OB cho sự kiện, phản ứng hệ thống mặc định được thực hiện. 3. Bộ nhớ Process image và chương trình vòng quét Khi thực hiện chương trình CPU sẽ không trực tiếp truy cập vào các mô đun vào/ra mà nó sẽ truy cập thông qua mộ vùng nhớ gọi là process image.Tiến trình đó được thực hiện như sau:  Bắt đầu vòng quét, chương trình sẽ gửi một thông điệp để kiểm tra trạng thái tín hiệu nào của ngõ vào vật lý. Trạng thái của ngõ vào đã được cập nhật tại bộ nhớ process image of the inputs (PII). Bằng việc đọc nội dung của bộ nhớ này CPU sẽ xác định được trạng thái hiện tại của các ngõ vào này  Sau khi đọc trang thái tín hiệu ngõ vào xong CPU sẽ thực thi các lệnh trong chương trình và kết quả trạng thái của các ngõ ra sẽ được cập nhật vào bộ nhớ process image of the outputs (PIQ)  Kết thúc vòng quét vùng nhớ process image of the outputs (PIQ) sẽ chuyển trạng thái của các ngõ ra vào mô đun ngõ ra vật lý để thực thi đóng cắt các cổng này. Và trình tự như vậy cứ diễn ra liên tục cho đến khi dừng chương trình vòng quét Chú ý: Thời gian để CPU cần để thực thi một chu trình như vậy gọi là một chu kỳ quét.Thời gian này nó phụ thuộc vào độ dài của chương trình và hiệu năng của CPU 4. Hàm (Functions) Định nghĩa: Hàm (FC) là một đoạn chương trình để thực thi một nhiệm vụ cụ thể. Chức năng: Khi được gọi hàm nó sẽ thực thi đoạn chương trình có sẵn trong nó và có thể được sử dụng khi cần thực hiện một tác vụ lặp đi lặp lại. Ví dụ:  Hàm xử lý toán học  Hàm xử lý kỹ thuật  Hàm xử lý quy trình Một hàm có thể được gọi nhiều lần tại các thời điểm khác nhau trong chương trình Ví dụ: Xậy dựng hàm điều khiển bằng tay cho trạm phân loại sử dụng băng tải được mô tả như sau: Trạm phân loại sử dụng băng tải được cấp điện bằng công tắc nguồn chính Q0, khi bật Q0 thì rơ le K0 tác động đưa tín hiệu báo có nguồn về PLC. Trạm phân loại có hai chế độ hoạt động là bằng tay “Manual” và tự động “Auto” được lựa chọn bởi công tắc S0 (Manual =0, Auto = 1). Trong chế độ bằng tay “Manual” thì băng tải sẽ chạy khi thỏa mãn các điều kiện sau:  Tín hiệu cho phép băng tải chạy ở mức logic “1”  Công tắc chọn chế độ đang ở vị trí Manual  Một trong hai nút nhấn S3 (quay thuận) hoặc S4 (quay ngược) được nhấn, nếu nhả ra thì băng tải dừng  Công tắc dừng khẩn cấp chưa tác động Tín hiệu cho phép băng tải chạy ở mức logic “1” khi thoãn mãn các điều kiện sau:  Công tắc nguồn chính được bật  Xy lanh M4 ở trạng thái thu về  Hai nút nhấn S3 và S4 không được nhấn cùng một lúc Địa chỉ Kiểu dữ liệu Ký hiệu Chức năng Ghi chú I 0.0 BOOL A1 Công tắc dừng khẩn NC I 0.1 BOOL K0 Công tắc nguồn chính NO I 0.2 BOOL S0 Công tắc chọn chế độ Manual/Auto (Manual =0, Auto = 1) I 0.5 BOOL B1 Cảm biến xy lanh M4 khi thu về NO I 1.4 BOOL S3 Nút nhấn cho băng tải quay thuận trong chế độ manual NO I 1.5 BOOL S4 Nút nhấn cho băng tải quay ngược trong chế độ manual NO Q 0.0 BOOL -Q1 Băng tải quay thuận Căn cứ vào yêu cầu bài toán ta sẽ xây dựng một hàm điều khiển băng tải trong chế độ bằng tay đặt tên là “Manual_mode” Bước 1: Xác định được các tham số đầu vào và đầu ra của hàm Các tham số đầu vào của hàm “Manual_mode” là các điều kiện để băng tải chạy trong chế độ bằng tay.Cụ thể đó là:  Tín hiệu từ công tắc lựa chọn chế độ  Tín hiệu cho phép băng tải chạy  Tín hiệu chạy băng tải  Tín hiệu dừng khẩn Tham số đầu ra của hàm “Manual_mode” là tín hiệu để kích hoạt các công tắc tơ điều khiển băng tải.Như vậy để điều khiển băng tải chạy hai chiều ta có thể sử dụng cùng một hàm FC1 nhưng tham số gán vào sẽ khác nhau tương ứng với mỗi chiều quay Input Kiểu dữ liệu Ghi chú Bật chế độ manual BOOL Đưa vào tín hiệu chọn chế độ hoạt động cho băng tải Tín hiệu chạy băng tải BOOL Đưa vào tín hiệu để băng tải chạy Tín hiệu cho phép băng tải chạy BOOL Điều kiện để băng tải chạy Tín hiệu dừng khẩn BOOL Tín hiệu dừng khẩn băng tải Output Băng tải chạy BOOL Ngõ ra công tắc tơ điều khiển băng tải Bước 2: Xây dựng hàm Mở rộng Program blocks => Add new block để tạo mới một hàm Cửa sổ Add new Trong chế độ tự động “Auto” thì băng tải sẽ hoạt động khi thỏa mãn các điều kiện sau:  Công tắc chọn chế độ ở vị trí Atuo  Tín hiệu cho phép băng tải chạy ở mức logic “1”  Chưa tác động công tắc dừng khẩn Tín hiệu cho phép băng tải chạy ở mức logic “1” khi thoãn mãn các điều kiện sau:  Công tắc nguồn chính được bật  Xy lanh M4 ở trạng thái thu về Hoạt động của băng tải như sau: Ấn nhả Start thì băng tải tự động chạy thuận, Ấn nhả Stop thì băng tải tự động dừng Địa chỉ các tín hiệu vào/ra được cho ở bảng dưới Địa chỉ Kiểu dữ liệu Ký hiệu Chức năng Ghi chú I 0.0 BOOL -A1 Dừng toàn bộ băng tải NC I 0.1 BOOL -K0 Bật công tắc chính NO I 0.2 BOOL -S0 Chọn chế độ Manual/Auto (Manual =0, Auto = 1) I 0.3 BOOL -S1 Start_Auto NO I 0.4 BOOL -S2 Stop_Auto NC I 0.5 BOOL -B1 Cảm biến xy lanh M4 khi thu về NO Q 0.0 BOOL -Q1 Băng tải quay thuận (Tốc độ cố định) Căn cứ vào yêu cầu bài toán ta sẽ xây dựng một Function block điều khiển băng tải ở chế độ tự động đặt tên là “Auto_mode” Bước 1: Xác định được các tham số đầu vào và đầu ra Các tham số đầu vào của Function block “Auto_mode” bao gồm các điều kiện để băng tải chạy ở chế độ tự động và tín hiệu từ hai nút nhấn Start, Stop.Cụ thể đó là:  Tín hiệu từ công tắc lựa chọn chế độ  Tín hiệu cho phép băng tải chạy  Tín hiệu chạy băng tải Start  Tín hiệu dừng băng tải Stop  Tín hiệu dừng khẩn Tham số đầu ra củaFunction “Auto_mode” là tín hiệu để kích hoạt các công tắc tơ điều khiển băng tải chạy Bước 2: Xác định các biến trung gian Static Biến trung gian Static là bit nhớ cho quá trình khởi động băng tải, khi băng tải khởi động bit nhớ được set lên mức logic “1” và khi dừng băng tải bit nhớ được set về mức logic “0” Input Kiểu dữ liệu Ghi chú Bật chế độ auto BOOL Kích hoạt chế độ auto Start_Auto BOOL Nhấn start_auto để băng tải bắt đầu chạy trong chế độ tự động Stop_Auto BOOL Nhấn stop_auto để băng tải dừng trong chế độ tự động Tín hiệu cho phép băng tải chạy _Auto BOOL Tất cả các điều kiện sẵn sàng cho băng tải hoạt động Tín hiệu dừng khẩn BOOL Tín hiệu dừng băng tải hoạt động trong cả hai chế độ Output Băng tải chạy chế độ auto BOOL Tín hiệu điều khiển băng tải chạy trong chế độ auto Static Bit Start/Stop BOOL Bit nhớ dùng cho start/stop trong chế độ auto Bước 3: Xây dựng Function block Mở rộng Program blocks => Add new block để tạo mới một Function block Cửa sổ Add new block xuất hiện ta chọn Function block (FB), đặt tên và lựa chọn dạng ngôn ngữ để viết => OK FB Auto_Mode sẽ xuất hiện ở dưới main OB1 Như vậy ta đã tạo mới xong Function block FB1, tiếp theo sẽ khai báo các tham số vào/ra và biến Static Viết chương trình cho Function block FB1 dựa theo yêu cầu của bài toán Bước 3: Gọi Function block và thực thi chương trình Kéo và thả Function block FB1 vào chương trình chính Xuất hiện cửa sổ mới => Nhấn ok để xác nhận data block đi kèm với function block FB1 Gán các tag phù hợp vào function block FB1 theo yêu cầu của bài toán Tín hiệu băng tải sẵn sàng chạy_auto ở đây được lập trình theo điều kiện của bài toán 6. Data Blocks Khác với Functions và Function Blocks thì Data Blocks không phải là chương trình mà là nơi lưu trữ dữ liệu. Có hai dang Data Block đó là:  Global data block: Dữ liệu lưu trữ ở đây có thể dùng được cho tất cả các hàm có trong chương trình  Instance data block: Dữ liệu lưu trữ ở đây chỉ được dùng cho một Function Block tương ứng của nó Hình trên cho ta thấy là các hàm: Function_10, Function_11, Function_12 có thể truy cập dữ liệu trong Global data block, còn đối với dữ liệu ở Function data block 12 chỉ có hàm Function_12 là có thể truy cập được Ví dụ: Cho hàm "Motor_Speed_Control" [FC3] và hàm "Motor_Speed_monitoring" [FC2] được kết nối với các tag từ global data block "SPEED_MOTOR" [DB2]. Tốc độ đặt là 800 vòng/phút, tốc độ định mức là 1300 vòng/phút, tốc độ quá giới hạn là 1500 vòng phút Hướng dẫn lập trình: Tạo mới Data block đặt tên là SPEED_MOTOR Vào Data block: Khai báo các giá trị: BÀI 3: XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG I. Mục tiêu của bài: - Trình bày được khái niệm tín hiệu Analog; - Lập trình được một chương trình đọc và xuất tín hiệu analog - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, tuân thủ đúng quy trình trong quá trình II. Nội dung 1.Giới thiệu về tín hiệu analog 1.1.Khái niệm về tín hiệu analog Tín hiệu Analog (hoặc tín hiệu tương tự) là kiểu tín hiệu có giá trị liên tục theo thời gian. Khác với tín hiệu số chỉ có 2 giá trị logic là 0 và 1 thì tín hiệu Analog có vô số giá trị nằm trong một khoảng xác định. Tín hiệu analog là tín hiệu điện được chuyển đổi từ những đại lượng vật lý như : nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, khối lượngthông qua các cảm biến Ví dụ về đại lượng analog:  Nhiệt độ -50 đến +150 °C  Lưu lượng 0 đến 200 l/min  Áp suất khí nén từ 0-10 bar  Khối lượng từ 0 – 200 Kg Có 2 loại dạng tín hiệu Analog được sử dụng trong công nghiệp là:  Tín hiệu dạng dòng : 0 - 20 mA hoặc 4 - 20mA  Tín hiệu dạng áp : 0 - 10V hoặc ±10V Ví dụ: Một cảm biến siêu âm được dùng để đo mức nước trong một bồn chứa, giá trị mức nước đo được là từ 0 đến 5m ứng với giá trị analog trả về là 4-20mA: Thông thường trong công nghiệp người ta hay sử dụng tín hiệu Analog dạng dòng (4-20 mA) vì những lý do sau:  Tín hiệu analog dạng áp (0-10V) sẽ dễ bị sụt áp khi tín hiệu truyền đi trong một khoảng cách xa, còn tín hiệu analog dạng dòng (4-20 mA) thì ít bị suy giảm bởi khoảng cách;  Trong trường hợp này nếu chúng ta dùng cảm biến có tín hiệu 0-10V thì khi cảm biến bị hư hỏng hoặc bị đứt dây thì tín hiệu đưa về đều là 0V nên chúng ta rất dể nhầm lẫn giữa cảm biến bị hư hỏng và cảm biến đang hoạt động nhưng có giá trị là không 0V. Điều này rất nguy hiểm trong việc điều khiển tự động hóa;  Tín hiệu analog dạng áp (0-10V) dễ bị nhiễu bởi các yếu tố gây nhiễu như sóng hài, từ trường hơn so với tín hiệu analog dạng dòng (4-20 mA) 1.2. Mô đun Analog Các đại lượng vật lý cần đo sẽ được chuyển đổi sang dạng áp hoặc dòng nhờ các bộ chuyển đổi (Transducer) tích hợp trong cảm biến. Cảm biến sẽ chuyển đổi các đại lượng đó thành tín hiệu analog Những tín hiệu analog sẽ được kết nối đến mô đun ananlog nhằm mục đích số hóa tín hiệu. Mô đun Analog chính là bộ chuyển đổi analog-to-digital (A/D) sẽ chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số dưới dạng một chuỗi bit(16 bit) hoặc là bộ chuyển đổi digital-to-analog (D/A) sẽ chuyển đổi tín hiệu số ngược lại thành tín hiệu analog. Như vậy sẽ có hai loại mô đun analog đó là mô đun đọc tín hiệu và mô đun xuất tín hiệu Tham số quan trọng nhất trong việc chuyển đổi ADC (Mô đun đọc analog) là độ phân giải, độ phân giải càng cao thì số lượng bit càng nhiều và giá trị đọc về càng chính xác. Ví dụ: nếu như mô đun analog chỉ có độ phân giải là 1 bit thì nó sẽ chỉ đọc được 2 dải giá trị là 0 – 5V và 5 - 10V, tương tự như vậy với độ phân giải là 2 bit thì mô đun chỉ đọc được 4 dải giá trị là 0 - 2.5 / 2.5 - 5 / 5 - 7.5 / 7.5 - 10 V. Mô đun chuyển đổi analog sang digital (A/D) thường có độ phân giải 8 bit, 11 bit hoặc cao hơn. Với độ phân giải 8 bit nó sẽ đọc được 256 khoảng giá trị và tương ứng 11 bit là 2048 khoảng giá trị Với dòng PLC S7-1200 thì Siemens hỗ trợ tích hợp mô đun đọc tín hiệu analog trên CPU, tuy nhiên mô đun này chỉ đọc được tín hiệu analog dạng áp là 0-10VDC vì vậy để đọc được tín hiệu analog dạng dòng (0/4-20mA) thì cần mô đun chuyên biệt hoặc signal boar gắn vào. Đó là các mô đun/signal board:  Mô đun SM1231 analog input  Mô đun SM1234 analog input/output  Signal board SB1231 analog input Còn đối với những ứng dụng cần điều khiển xuất tín hiệu analog thì bắt buộc phải mua thêm mô đun hoặc signal board mở rộng. Cụ thể:  Mô đun SM1232 analog output  Mô đun SM1234 analog input/output  Signal board SB1232 analog output Sau đây là một vài tham số kỹ thuật của các mô đun/signal board đọc/xuất tín hiệu analog: Mô đun SM1231 analog input : Mô đun SM1234 analog input/output: Signal board SB1231 analog input: Mô đun SM1232 analog output : Signal board SB1232 analog output: 2. Đấu nối tín hiệu analog 2.1. Đấu nối tín hiệu ngõ vào analog Dựa theo tài liệu của nhà sản xuất thì tín hiệu analog được đấu nối từ cảm biến đến PLC như sau:  Đối với cảm biến analog ngõ ra dạng áp (0 – 10V): nó có 2 dây dương (+) và âm (-) sẽ đấu về hai chân dương (+) và âm (-) tương ứng trên PLC hoặc mô đun Analog  Đối với cảm biến analog ngõ ra dạng dòng (0/4-20mA): nó có các loại 2 dây, 4 dây sẽ có cách đấu như sau: Ví dụ: Đấu nối tín hiệu analog của cảm biến siêu âm ngõ ra analog với CPU 1214C Nếu sử dụng ngõ ra ananlog dạng áp (0 – 10V) thì có thể đấu trực tiếp với ngõ vào Analog của CPU:  Nối chung nguồn cấp cho PLC và cảm biến  Nối chân số 2 của cảm biến vào chân AI0 của PLC  Nối chân số 3 của cảm biến vào chân 2M của PLC Nếu sử dụng ngõ ra ananlog dạng dòng (4 – 20mA) thì ta không thể đấu trực tiếp với ngõ vào Analog của CPU mà phải gắn thêm signal board SB 1231AI hoặc mô đun mở rộng analog input SM 1231 AI:  Nối chung nguồn cấp cho PLC và cảm biến  Nối chân R với chân 0+  Nối chân số 4 của cảm biến vào chân 0+ còn lại của signal board  Nối chân số 3 của cảm biến vào chân 0- của signal board 2.1. Đấu nối tín hiệu ngõ ra analog Dựa theo tài liệu của nhà sản xuất thì tín hiệu ngõ ra analog được đấu nối từ PLC đến thiết bị chấp hành: Chân 0M (Analog output) sẽ đấu nối với chân analog input AI- của thiết bị cần điều khiển Chân 0/1 (Analog output) sẽ đấu nối với chân analog input AI+ của thiết bị cần điều khiển Ví dụ: Đấu nối tín hiệu ngõ ra analog của PLC S7-1200 CPU 1215C với biến tần Danfoss FC51 Ngõ ra analog của CPU 1215C Hướng dẫn đấu nối  Nối chân 2M của PLC với chân 55 của biến tần  Nối chân AQ0 của PLC với chân 60 của biến tần (Lưu ý: Ngõ ra analog của PLC S7-1200 CPU 1215C là ngõ ra dạng dòng (0/4 – 20mA) 3. Lập trình xử lý tín hiệu Analog 3.1. Các hàm xử lý tín hiệu analog 3.1.1. Hàm Normal_X Ký hiệu: Ví dụ: Lệnh NORM_X dùng để chuyển đổi giá trị đầu vào nằm trong giới hạn [Min, Max] với ngõ ra thay đổi tuyến tính trong giới hạn [0.0, 1.0] Công thức toán học của lệnh NORM_X là: OUT = (VALUE – MIN) / (MAX-MIN) Các tham số của lệnh NORM_X: Tham số Khai báo Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả EN Input BOOL I, Q, M, D, L or constant Ngõ vào cho phép hoạt động ENO Output BOOL I, Q, M, D, L Ngõ ra cho phép hoạt động MIN Input Integers, floating- point numbers I, Q, M, D, L or constant Giới hạn dưới của giá trị VALUE Input Integers, floating- point numbers I, Q, M, D, L or constant Giá trị đưa vào MAX Input Integers, floating- point numbers I, Q, M, D, L or constant Giới hạn trên của giá trị OUT Output Floating-point numbers I, Q, M, D, L Kết quả đầu ra nằm trong giới hạn [0.0, 1.0] Đồ thị biểu diễn hoạt động của lệnh NORM_X 3.1.2. Hàm Scale_X Ký hiệu: Ví dụ: Lệnh SCALE_X dùng để chuyển đổi giá trị ngõ vào VALUE sang tầm giá trị mới phù hợp với yêu cầu sử dụng. Khi hàm SCALE được thực hiện thì giá trị VALUE được chuyển đổi nằm trong giới hạn [Min, Max] và được lưu trữ vào vùng nhớ OUT Công thức toán học của lệnh SCALE_X là: OUT = [VALUE * (MAX – MIN)] + MIN Các tham số của lệnh SCALE_X: Tham số Khai báo Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả EN Input BOOL I, Q, M, D, L or constant Ngõ vào cho phép hoạt động ENO Output BOOL I, Q, M, D, L Ngõ ra cho phép hoạt động MIN Input Integers, floating- point numbers I, Q, M, D, L or constant Giới hạn dưới của giá trị value VALUE Input Integers, floating- point numbers I, Q, M, D, L or constant Giá trị ngõ vào MAX Input Integers, floating- point numbers I, Q, M, D, L or constant Giới hạn trên của giá trị value OUT Output Floating-point numbers I, Q, M, D, L Kết quả đầu ra trả về trong giới hạn [Min, Max] Đồ thị biểu diễn hoạt động của lệnh SCALE_X 3.2. Lập trình đọc tín hiệu Analog 3.2.1. Cơ sở lý thuyết Trong thực tế có rất nhiều cảm biến đọc tín hiệu tương tự như: Cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến siêu âm, cảm biến màu, cảm biến lưu lượng. các cảm biến này trả về các tín hiệu tương tự chuẩn như:  Tín hiệu dòng điện: 0/4 – 20mA  Tín hiệu điện áp: ±10V, 0-10V, ±5V, 0-5V Tín hiệu tương tự trả về từ cảm biến qua mô đun đọc analog sẽ được bộ ADC chuyển đổi sang dạng số Interger. Và dưới đây là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa giá tri cần đo trong thực tế và giá trị chuyển đổi tại mô đun analog Với:  Hi_Lim là giá trị đo lớn nhất cảm biến thu được  Lo_Lim là giá trị nhỏ nhất cảm biến thu được  K1 là giá trị chuyển đổi tương ứng với giá trị Lo_Lim  K2 là giá trị chuyển đổi ứng với giá trị Hi_Lim Từ đồ thị này ta thấy tín hiệu Analog trả về là một tín hiệu tuyến tính, từ đó chúng ta sẽ viết được phương trình tính toán giá trị analog đo được từ tín hiệu của cảm biến như sau: OUT = [((Float(IN) - K1)/(K2-K1)) * (Hi_Lim – Lo_Lim)] + Lo_Lim Trong đó:  OUT : Là giá trị thực tế cần đo (Lo_Lim ≤ OUT ≤ Hi_Lim)  IN: là giá trị sau khi được chuyển đổi ở mô đun đọc analog Dựa vào công thức của lệnh NORM_X và SCALE_X thì chúng ta có thể kết hợp hai lệnh trên để tạo ra thuật toán chuyển đổi tín hiệu analog như sau: 3.2.2.Yêu cầu công nghệ: Một cảm biến siêu âm được dùng để đo mức nước trong một bồn chứa, giá trị mức nước được giám sát là từ 0.2 m đến 5m ứng với giá trị analog từ cảm biến trả về là 0 – 10V. Xây dựng chương trình giám sát mức nước của bồn chứa hiển thị trên HMI Muốn đo được mức nước tại bồn chứa ta phải đọc được giá trị của tín hiệu analog trả về từ cảm biến. Mặt khác giá trị analog trả về từ cảm biến khi qua bộ chuyển đổi sẽ chuyển thành các giá trị số theo quy định của Siemens. CPU sau đó sẽ đọc các giá trị chuyển đổi này từ địa chỉ ngõ vào analog. Giá trị analog đọc về PLC sẽ được chuyển đổi thành giá trị số kiểu Int. Giá trị đó nằm trong khoảng từ 0 – 27648 tương ứng với 0 – 10V theo quy định của Siemens: 3.2.3. Hướng dẫn lập trình Bước 1: Khởi tạo project với PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC Bước 2: Truy cập phần cứng CPU để kiểm tra địa chỉ thanh ghi analog input: Device configuration  Device view  CPUProperties  AI 2  I/O Address PLC S7-1200 CPU 1214C có hai ngõ vào analog là AI 1 và AI 2 tương ứng có hai thanh ghi chứa giá trị chuyển đổi từ mô đun analog. Địa chỉ của hai thanh ghi đó là IW64 và IW66 Bước 3: Khai báo các tag theo yêu cầu bài toán Khai báo tag Tín hiệu analog ngõ vào với địa chỉ là IW64 (Địa chỉ bắt đầu của thanh ghi analog input) Khởi tạo một Data block đặt tên là Data_analog để lưu trữ các giá trị thực tế cần giám sát: Bước 4: Tạo một Function đặt tên là: Đo giá trị mức nước [FC5] và viết chương trình Khai báo các tham số cho Function: Viết chương trình cho Function: Bước 5: Gọi hàm và gán các tham số tương ứng Bước 6: Xây dựng giao diện giám sát HMI: 3.3. Lập trình xuất tín hiệu Analog 3.3.1. Cơ sở lý thuyết Để xuất tín hiệu analog thì PLC S7-1200 CPU 1214C cần phải gắn thêm một mô đun hoặc signal board analog output. Mô đun này sẽ có nhiệm vụ chuyển đổi giá trị số trong t khoảng từ 0 – 27648 sang giá trị điện áp (0 – 10V) hoặc dòng điện (0/4 – 20mA) Tương tự như mô đun đọc tín hiệu analog thì mô đun xuất tín hiệu analog cũng chuyển đổi giá thị theo một hàm số tuyến tính và dưới đây là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa giá trị cần điều khiển trong thực tế và giá trị chuyển đổi tại mô đun analog: Với:  Hi_Lim là giá trị thực tế lớn nhất cần điều khiển  Lo_Lim là giá trị thực tế nhỏ nhất cần điều khiển  K1 là giá trị của thanh ghi analog output tương ứng với giá trị Lo_Lim  K2 là giá trị của thanh ghi analog ứng với giá trị Hi_Lim Từ đồ thị này chúng ta sẽ viết được phương trình tính toán giá trị tại thanh ghi analog output theo các giá trị thực tế cần điều khiển như sau: OUT = [(Value – Lo_Lim) / (Hi_Lim – Lo_Lim) * (K2 – K1)] + K1 Trong đó:  OUT : Là giá trị của thanh ghi analog output (K1 ≤ OUT ≤ K2)  IN: là giá trị thực tế cần điều khiển (Lo_Lim ≤ IN ≤ Hi_Lim) Dựa vào công thức của lệnh NORM_X và SCALE_X thì chúng ta có thể kết hợp hai lệnh trên để tạo ra thuật toán xuất tín hiệu analog như sau: Giá trị thực tế cần điều khiển Giá trị tại thanh ghi analog output 3.2.2. Yêu cầu công nghệ: Cho một hệ thống bơm nước tự động vào bể chứa(5m), với tốc độ bơm (0% - 100%) được điều khiển bằng tín hiệu analog. Mực nước được giám sát bởi một cảm biến siêu âm ngõ ra analog. Nếu mức nước dưới 0.2m thì bơm tự động bật và hoạt động với tốc độ 100% , khi mức nước đạt 2.5m thì bơm giảm tốc độ còn 50% và khi đầy bể chứa thì bơm tự động dừng lại. Viết chương trình điều khiển tốc độ của bơm 3.2.3. Hướng dẫn lập trình Bước 1: Khởi tạo project với PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC Bước 2: Cấu hình phần cứng với signal board analog output SB1232 AQ Vào phần Hardware catalog để thêm vào signal board Mở rộng Signal board  AQ Chọn signal board analog SB1232 AQ Kéo thả signal board vào CPU Kiểm tra địa chỉ thanh ghi analog output bằng cách kích đúp vào signal board Địa chỉ của thanh ghi analog output là QW80 Bước 3: Khai báo các tag theo yêu cầu bài toán Khai báo tag Tín hiệu analog ngõ vào với địa chỉ là IW64 Khai báo tag Thanh ghi analog output với địa chỉ là QW80 Khởi tạo một Data block đặt tên là Data_analog để lưu trữ các giá trị thực tế cần giám sát: Bước 4: Tạo một Function đặt tên là: Đo giá trị mức nước [FC5] và viết chương trình điều khiển Khai báo các tham số cho Function: Viết chương trình cho Function: Bước 5: Tạo một Function đặt tên là: Điều khiển tốc độ bơm nước [FC4] và viết chương trình điều khiển Khai báo các tham số cho Function: Viết chương trình cho Function: Bước 6: Gọi hàm và gán các tham số tương ứng Bước 6: Hoàn thiện chương trình điều khiển Gọi function đọc giá trị mức nước: Bật bơm và cho chạy tốc độ 100% khi mức nước dưới 0.2m: Cho bơm chạy tốc độ 50% khi mức nước đạt trên 2.5m: Tự động tắt bơm khi nước đầy: Gọi hàm điều khiển tốc độ bơm: BÀI 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA THÔNG QUA BIÊN TẦN I. Mục tiêu bài học - Trình bày được nguyên lý điều khiển động cơ KĐB 3 pha thông qua PLC và biến tần bằng tín hiệu số hoặc tín hiệu Analog; - Lắp đặt, lập trình được mạch điều khiển động cơ KĐB 3 pha thông qua PLC và biến tần bằng tín hiệu số hoặc tín hiệu Analog; - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, tuân thủ đúng quy trình trong quá trình thực hành II. Nội dung 1. Giới thiệu về biến tần 1.1. Khái niệm biến tần Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác 1.2. Cấu tạo của biến tần Trên thực tế biến tần được chia làm hai loại đó là biến tần gián tiếp và biến tần trực tiếp. Tuy nhiên trên thị trường hiện nay phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất vẫn là biến tần gián tiếp với nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với biến tần trực tiếp. Với biến tần gián tiếp thì cấu tạo của nó bao gồm ba bộ phận chính, đó là:  Bộ phận chỉnh lưu: Có tác dụng biến dòng điện xoay chiều 3 pha thành dòng điện một chiều  Bộ lọc: Có tác dụng san phẳng điện áp một chiều sau chỉnh lưu  Bộ phận nghịch lưu: Có tác dụng biến ngược lại từ dòng điện một chiều sang dòng điện xoay chiều ba pha 1.3. Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động của biến tần gián tiếp như sau: Dòng điện xoay chiều đầu vào có tần số f1 sẽ đi qua bộ chỉnh lưu và trở thành dòng điện một chiều, tuy nhiên dòng điện một chiều này vẫn có dạng sóng nhấp nhô, chưa bằng phẳng. Sử dụng các bộ lọc điện áp sẽ giúp san phẳng dạng sóng và nâng cao chất lượng dòng điện một chiều sau chỉnh lưu. Cuối cùng dòng điện một chiều này được đưa đến bộ phận nghịch lưu và tại đây nó được biến đổi trở lại thành dòng điện xoay chiều. Bằng việc điều khiển thời gian đóng cắt của các khóa chuyển mạch ở bộ phận nghịch lưu mà ta có thể điều chỉnh được tần số f2 của dòng điện xoay chiều đầu ra Dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra biến tần 1.4. Ứng dụng của biến tần Ngày nay với sự phát triển của các ngành công nghiệp thì biến tần được sử dụng rất rộng rãi trong các nhà máy sản xuất. Và ứng dụng của biến tần đó chính là điều khiển các động cơ không đồng bộ ba pha, cụ thể như sau:  Điều khiển on/off và đảo chiều động cơ  Điều chỉnh tốc độ quay của động cơ  Điều chỉnh mô men quay của động cơ  Điều khiển các quá trình khởi động, dừng hãm động cơ theo các yêu cầu đặc biệt 1.5. Phân loại biến tần Phân loại theo cấu tạo và nguyên lý hoạt động:  Biến tần trực tiếp  Biến tần gián tiếp Phân loại theo pha của dòng điện  Biến tần đầu vào một pha  Biến tần đầu vào ba pha Phân loại theo điện áp dòng điện đầu vào:  Biến tần sử dụng điện áp 3 pha 220V  Biến tần sử dụng điện áp 3 pha 380/400V 2. Các phương pháp điều khiển biến tần sử dụng PLC Trên thực tế biến tần có thể điều khiển bằng các phương pháp như sau:  Điều khiển trực tiếp bởi bàn phím biến tần  Điều khiển từ xa qua các thiết bị như nút nhấn, công tắc, chiết áp nối trực tiếp biến tần  Điều khiển từ xa thông qua PLC Với phương pháp điều khiển thông qua PLC thì sẽ có các kiểu điều khiển ứng với các dạng tín hiệu như sau:  Điều khiển biến tần bằng tín hiệu số: PLC sẽ xuất các tín hiệu ngõ ra số đưa đến các ngõ vào số của biến tần  Điều khiển biến tần bằng tín hiệu analog: PLC sẽ xuất các tín hiệu ngõ ra số kết hợp với các tín hiệu ngõ ra analog đưa đến các ngõ vào số và analog của biến tần  Điều khiển biến tần bằng tín hiệu truyền thông: PLC sẽ kết nối với biến tần trong một mạng truyền thông công nghiệp với PLC là master còn biến tần là các slave. Ưu điểm của phương pháp này đó là với một PLC có thể điều khiển được nhiều biến tần qua đó tiết kiệm được dây dẫn, công sức đấu nối, bảo trì và chuẩn đoán còn nhược điểm đó là giá thành và chi phí thiết bị cao. 3. Lập trình điều khiển biến tần bằng tín hiệu số Yêu cầu công nghệ: Đấu nối và lập trình điều khiển on/off, đảo chiều và điều chỉnh 3 cấp tốc độ động cơ KĐB ba pha sử dụng kết hợp PLC S7-1200 và biến tần Danfoss FC51 3.1. Cơ sở lý thuyết Để kết nối giữa PLC S7-1200 với biến tần FC51 ta cần phải tìm hiểu về sơ đồ nguyên lý các chân điều khiển của biến tần do nhà sản xuất cung cấp: Nhìn vào sơ đồ nguyên lý các chân điều khiển của biến tần Danfoss FC1 ta có các chân đầu vào số đó là các chân 18, 19, 27, 29, 33 với chân 20 là chân chung của nhóm chân đầu vào số này. Như vậy muốn điều khiển hoạt động của biến tần ta cần nối các chân đầu ra số của PLC với các chân đầu vào số của biến tần. Theo yêu cầu của bài toán đó là điều khiển on/off, đảo chiều và điều chỉnh ba cấp tốc độ của động cơ do đó ta sẽ sử dụng 4 chân ngõ ra số của PLC bao gồm các chân Q0.0, Q0.1, Q0.2, Q0.3 kết nối với 4 chân của biến tần lần lượt là 18, 19, 27, 29. Mặt khác để điều khiển được biến tần thì mức điện áp của các tín hiệu ngõ ra số của PLC với mức điện áp các chân ngõ vào số của biến tần là như nhau. Vì vậy ta phải nối chung chân điện áp âm của PLC với chân điện áp âm của biến tần do đó ta sẽ nối chân 3M của PLC S7-1200 với chân 20 của biến tần. Chức năng điều khiển của các chân ngõ ra số của PLC như sau:  Chân Q0.0 (nối với chân 18): Có chức năng điều khiển on/off động cơ với mức tín hiệu logic 0 tương đương off và 1 tương đương on  Chân Q0.1 (nối với chân 19): Có chức năng điều khiển chiều của động cơ với mức tín hiệu logic 0 tương quay theo chiều thuận và 1 tương đương quay theo chiều ngược lại  Hai chân Q0.2 (nối với chân 27) và Q0.3 (nối với chân 29) sẽ là các chân điều chỉnh các cấp tốc độ cho động cơ. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ tuân theo bảng sau: Mức logic chân 27 Mức logic chân 29 Cấp tốc độ 0 0 Cấp tốc độ 1 0 1 Cấp tốc độ 2 1 0 Cấp tốc độ 3 1 1 Cấp tốc độ 4 Ứng với giá trị mức logic tại hai chân 27 và 29 của biến tần đều bằng thì đây là trạng thái mặc định ban đầu chưa điều khiển vì vậy ta bỏ qua tổ hợp này để lấy ba tổ hợp còn lại cho việc điều khiển ba cấp tốc độ động cơ Tổng hợp lại các kiến thức nêu trên ta thiết kế được mạch điều khiển giữa PLC S7-1200 với biến tần Danfoss FC51 thông qua tín hiệu số như sau: 3.2. Hướng dẫn lập trình Bước 1: Khởi tạo project với PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC Bước 2: Khai báo các tag vào ra cho PLC Bước 3: Viết chương trình điều khiển  Chức năng on/off biến tần:  Chức năng đảo chiều biến tần:  Chức năng điều khiển 3 cấp tốc độ biến tần: - Tốc độ 1 - Tốc độ 2 - Tốc độ 3 Bước 4: Xây dựng giao diện giám sát HMI: 3.3. Cài đặt biến tần Để các chức năng điều khiển động cơ của biến tần đúng với yêu cầu công nghệ ta phải cài đặt biến tần với các tham số phù hợp:  Reset biến tần: Tham số 0-51 chọn [9]  Cài đặt tốc độ tham chiếu: Tham số 3-03  Cài đặt các cấp tốc độ: Tham số 3-10.  Giá trị 1 (1)  Giá trị 2 (2)  Giá trị 3 (3) Tần số thực tế của biến tần = (Giá trị [n] x Giá trị ở tham số 3-03)/100  Chân 18 với chức năng on/off động cơ: Tham số 5-10 chọn [8]  Chân 19 với chức năng đảo chiều động cơ: Tham số 5-11 chọn [10]  Chân 27 với chức năng điều chỉnh tốc độ: Tham số 5-12 chọn [16]  Chân 29 với chức năng điều chỉnh tốc độ: Tham số 5-13 chọn [17] 4. Lập trình điều khiển biến tần bằng tín hiệu analog Yêu cầu công nghệ: Đấu nối và lập trình điều khiển on/off, đảo chiều và điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ KĐB ba pha sử dụng kết hợp PLC S7-1200 và biến tần Danfoss FC51 4.1. Cơ sở lý thuyết Theo yêu cầu của bài toán muốn điều khiển on/off và đảo chiều động cơ ta sử dụng tín hiệu ngõ ra số của PLC để kết nối với ngõ vào số của biến tần. Còn đối với yêu cầu điều khiển vô cấp tốc độ động cơ ta phải sử dụng PLC xuất ra tín hiệu analog để đưa vào chân analog input của biến tần Nhìn vào sơ đồ nguyên lý các chân điều khiển của biến tần Danfoss FC1 ta có các chân đầu vào analog đó là các chân 53 (0-10VDC hoặc 0/4-20mA) và chân 60 (0/4- 20mA ) cùng với đó là chân 55 (chân chung âm của nhóm chân đầu vào analog). Như vậy muốn điều khiển hoạt động của biến tần ta cần nối các chân đầu ra số của PLC với các chân đầu vào số của biến tần. Theo yêu cầu của bài toán đó là điều khiển on/off, đảo chiều ta sẽ sử dụng 2 chân ngõ ra số của PLC bao gồm các chân Q0.0, Q0.1 để kết nối với 2 chân của biến tần lần lượt là 18, 19. Mặt khác để điều khiển được vô cấp tốc độ động cơ ta phải nối chân ngõ ra analog của PLC với chân ngõ vào analog của biến tần. Mặt khác ta cũng phải nối chung chân điện áp âm của PLC với chân điện áp âm của biến tần do đó ta sẽ nối chân 3M của PLC S7-1200 với chân 20 của biến tần. Chức năng điều khiển của các chân ngõ ra số của PLC như sau:  Chân Q0.0 (nối với chân 18): Có chức năng điều khiển on/off động cơ với mức tín hiệu logic 0 tương đương off và 1 tương đương on  Chân Q0.1 (nối với chân 19): Có chức năng điều khiển chiều của động cơ với mức tín hiệu logic 0 tương quay theo chiều thuận và 1 tương đương quay theo chiều ngược lại Sử dụng signal board SB1232 AQ gắn vào PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC để xuất tín hiệu analog. Ta nối chân 0 của signal board với chân 53 và chân 0M của signal board với chân 55 của biến tần 4.2. Hướng dẫn lập trình Bước 1: Khởi tạo project với PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC Bước 2: Khai báo các tag vào ra cho PLC Bước 3: Viết chương trình điều khiển  Chức năng on/off biến tần:  Chức năng đảo chiều biến tần:  Chức năng điều khiển vô cấp tốc độ biến tần: Bước 4: Xây dựng giao diện giám sát HMI: 4.3. Cài đặt biến tần Để các chức năng điều khiển động cơ của biến tần đúng với yêu cầu công nghệ ta phải cài đặt biến tần với các tham số phù hợp:  Reset biến tần: Tham số 0-51 chọn [9]  Cài đặt tốc độ tham chiếu: Tham số 3-03  Chân 18 với chức năng on/off động cơ: Tham số 5-10 chọn [8]  Chân 19 với chức năng đảo chiều động cơ: Tham số 5-11 chọn [10]  Cài đặt giá trị analog nhỏ nhất: Tham số 6-10 cài đặt giá trị 0  Cài đặt giá trị analog lớn nhất: Tham số 6-11 cài đặt giá trị 10  Cài đặt giá trị tần số nhỏ nhất: Tham số 6-14  Cài đặt giá trị tần số lớn nhất: Tham số 6-15