điều khiển tốc độ động cơ DC kết hợp với s7200 bằng phương pháp PID trên giao diện WinCC

Trang 1

ĐỀ BÀI : điều khiển tốc độ động cơ DC kết hợp với S7200 bằng phương pháp PID trên giao diện WinCC

I/ giới thiệu các lệnh dùng trong chương trình

Trang 3

X u ấ t x u n g t ố c đ ộ c a o

CPU S7_200 có 2 ngõ ra xung tốc độ cao (Q0.0, Q0.1), dùng cho việc điềurộng xung tốc độ cao nhằm điều khiển các thiết bị bên ngoài

Việc điều rộng xung được thực hiện thông qua việc định dạng Wizard

Có 2 cách điều rộng xung:điều rộng xung 50% và điều rộng xung theo tỉ lệ

1.1.1 Đ i ều r ộ n g x u n g 50 % ( P TO):

Để thực hiện việc phát xung tốc độ cao ( PTO) trước hết ta phải thực hiện các bước định dạng sau:

• Reset ngõ xung tốc độ cao ở chu kì đầu của chương trình

• Chọn loại ngõ ra phát xung tốc độ cao Q0.0 hay Q0.1

• Định dạng thời gian cơ sở ( Time base) dựa trên bảng sau:

PTO/PWM Control Byte Reference

Result of executing the PLS instruction

3 điều khiển tốc độ động cơ DC kết hợp với S7200 bằng phương pháp PID trên giao diện WinCC

Trang 4

PTO Segment Operatio n

Time Base

Pulse Count

Cycle Time

µ s/cycle Load

µ s/cycle Load Load

Trang 5

SMW68 SMW78 : Xác định chu kì thời gian SMW70 SMW80 : Xác định chu kì phát xung SMD72 SMD82 : Xác định số xung điều khiển

1 2 Đ i ều r ộ n g x u n g theo t ỉ l ệ ( P W M ):

Để thực hiện việc phát xung tốc độ cao ( PWM) trước hết ta phải thực hiện các bước định dạng sau:

Reset ngõ xung tốc độ cao ở chu kì đầu của chương trình

Chọn loại ngõ ra phát xung tốc độ cao Q0.0 hay Q0.1

• Định dạng thời gian cơ sở ( Time base) dựa trên bảng sau:

Result of executing the PLS instruction

Time Base

Pulse Width

Cycle Time

Trang 6

GVHD:Ths:Trần Văn Trinh

1ms/cycle Load

1ms/cycle Load Load

Các Byte cho việc định dạng : SMB67 ( cho Q0.0)

SMB77 ( cho Q0.1)

SMW68 SMW78 : Xác định chu kì thời gian SMW70 SMW80 : Xác định chu kì phát xung SMD72 SMD82 : Xác định số xung điều khiển 11

Đọ c x u n g t ố c độ c a o :

Để đọc xung tốc độ cao, ta cần phải thực hiện các bước cho vệc định dạng Wizard:

Chọn Wizard đọc xung tốc độ cao High Speed Counter:

Trang 7

Trang 8

Chọn Mode đọc xung tốc độ cao và loại Counter nào (HC0,HC1…)

Tuỳ từng loại ứng dụng mà ta có thể chọn nhiều Mode đọc xung tốc độ cao khácnhau,có tất cả 12 Mode đọc xung tốc độ cao như sau:

Mode 0,1,2 : Dùng đếm 1 pha với hướng đếm được xác định bởi Bit nội

Mode 0: Chỉ đếm tăng hoặc giảm, không có Bit Start cũng như bit Reset

Mode 1: Đếm tăng hoặc giảm, có bit Reset nhưng không có bit Star

Mode 2: Đếm tăng hoặc giảm, có Bit Start cũng như bit Reset để cho phép chọn

Trang 9

các ngõ Input chọn từ bên ngoài.

Mode 3,4,5: Dùng đếm 1 pha với hướng đếm được xác định bởi Bit ngoại, tức là có

thể chọn từ ngõ vào input

Mode 3: Chỉ đếm tăng hoặc giảm, không có Bit Start cũng như bit Reset

Mode 4: Đếm tăng hoặc giảm, có bit Reset nhưng không có bit Start

Mode 5: Đếm tăng hoặc giảm, có Bit Start cũng như bit Reset để cho phép chọn bắt đầu đếm cũng như chọn thời điểm bắt đầu Reset Các Bit Start cũng như Reset là các ngõ Input chọn từ bên ngoài

Mode 6,7,8: Dùng đếm 2 pha với 2 xung vào, 1 xung dùng để đếm tăng và một xung

Trang 10

đếm giảm

Mode 6: Chỉ đếm tăng giảm, không có Bit Start cũng như bit Reset

Mode 7: Đếm tăng giảm, có bit Reset nhưng không có bit Start

Mode 8: Đếm tăng giảm, có Bit Start cũng như bit Reset để cho phép chọn bắt đầu đếm cũng như chọn thời điểm bắt đầu Reset Các Bit Start cũng như Reset là các ngõ Input chọn từ bên ngoài

Trang 11

Mode 9,10,11 : Dùng để đếm xung A/B của Encoder, có 2 dạng:

Dạng 1 (Quadrature 1x mode): Đếm tăng 1 khi có xung A/B

quay theo chiều thuận,

và giảm 1 khi có xung A/B quay theo chiều ngược

Dạng 2 (Quadrature 4x mode): Đếm tăng 4 khi có xung A/B quay theo chiều thuận,

và giảm 4 khi có xung A/B quay theo chiều ngược

Mode 9: Chỉ đếm tăng giảm, không có Bit Start cũng như bit Reset

Mode 10: Đếm tăng giảm, có bit Reset nhưng không có bit Start

Trang 12

SVTH:Phạm Đức Nhân GVHD:Ths:Trần Văn Trinh

Mode 11: Đếm tăng giảm, có Bit Start cũng như bit Reset để cho phép chọn bắt

đầu đếm cũng như chọn thời điểm bắt đầu Reset Các Bit Start cũng như Reset là các ngõ Input chọn từ bên ngoài

Mode 12: Chỉ áp dụng với HSC0 và HSC3, HSC0 dùng để đếm số xung phát ra từ

Q0.0 và HSC3 đếm số xung từ Q0.1 ( Được phát ra ở chế độ phát xung nhanh) mà không cần đấu phần cứng, nghĩa là PLC tự kiểm tra từ bên trong

Trang 13

Bảng Mô tả chế độ đếm cũng như loại HSC, quy định địa chỉ vào.

Căn cứ vào bảng trên để có thể chọn loại HSC cho từng ứng dụng phù hợp

V

í d ụ : Không thể sử dụng HSC0 cho Mode 5, Mode 8 cũng như Mode 11, vì các

Mode này cần 4 chân Input trong khi đó HSC0 chỉ có 3 chân Input

1 Số Bit được sử dụng để điều khiển các chế độ của HSC:

SM147

0

Active level control bit for Reset**:

0 = Reset active high

1 = Reset active lowSM47

.1

SM57.1

Active level control bit for Start**:

0 = Start active high

1 = Start active low

Trang 14

SM137.3

SM147.3

SM157.3

Counting directioncontrol bit:

SM137.4

SM147.4

SM157.4

Write the countingdirection to the HSC:

SM137.5

SM147.5

SM157.5

Write the new presetvalue to the HSC:

SM137.6

SM147.6

SM157.6

Write the new currentvalue to the HSC:

0 = no update

1 = update currentSM37

.7

SM47

.7

SM57.7

SM137.7

SM147.7

SM157.7

SM136.0

SM146.0

SM156.0

SM136.1

SM146.0

SM156.1

Not used

Trang 15

SM146.0

SM156.2

SM136.3

SM146.0

SM156.3

SM136.4

SM146.0

SM156.4

SM136.5

SM146.0

SM156.5

Current counting directionstatus bit:

SM136.6

SM146.0

SM156.6

Current value equals presetvalue status bit:

SM136.7

SM146.0

SM156.7

Current value greater thanpreset value status bit:

0 = less than or equal; 1 =greater than

V

í dụ : Muốn sử dụng HSC0 cho việc đếm xung tốc độ cao, trước hết ta định dạng

Wizard, sau khi định dạng Wizard, chương trình sẽ tạo ra 1 chương trình con, HSC_INIT, ta phải gọi chương trình này ở chu kì quét đầu tiên

Gọi chương trình HSC ờ chu

kỳ quét đầu tiên

Trang 16

Định dạng cho HSC ( xem chitiết các Bit ở phần trên)

Load giá trị hiện tại của bộ đếm bằng 0

Load giá trị đặt bằng 0

Định dạng chế độ đếm ( Mode đếm)

Giá trị hiện tại của HSC0 sẽ nằm trong biến HC0

• Ngoài ra ta còn có thể định dạng cho HSC với những chế độ ngắt khác nhau như: Chương trình ngắt sẽ được thực thi khi giá trị HSC bằng với giá trị đặt

• Chương trình ngắt sẽ được thực thi khi hướng đếm thay đổi ( thay đổi từ chiều đếm thuận sang đếm ngược, đếm tăng, đếm giảm)

• Chương trình ngắt được thực thi khi Bit Reset được thực thi

II/ lưu đồ giải thuật và chương trình điều khiển

1 Lưu đồ ch ư ơ n g t r ì nh:

Trang 17

MA I N :

START

CALL HSC CALL PID CALL PWM CALL INT EXIT NGẮT

XUẤT CÁC GIÁ TRỊ OUTPUT:

VD24= TỐC ĐỘ ĐẶT VD28=

TỐC ĐỘ ĐO VW32 = ĐỘ RỘNG XUNG VD36 = TỐC ĐỘ TRƯỚC ĐÓ…

HSC:

START SMB47 = #0FC

Trang 18

START

CHUẨN HÓA TỐC ĐỘ ĐẶT.

NẠP CÁC GIÁ TRỊ THÔNG SỐ BAN ĐẦU: TỐC ĐỘ THỜI

GIAN LẤY MẪU, Kp, Ki, Kd.

XUẤT RA GIÁ TRỊ LÀ XUNG SẼ ĐƯA VÀO ĐIỀU KHIỂN

ĐỘNG CƠ, XUNG TRƯỚC ĐÓ

TÍNH TOÁN TỐC ĐỘ RA DỰA VÀO SỐ XUNG, THỜI GIAN LẤY MẪU

LẤY GIÁ TRỊ XUNG ĐƯA VÀO BỘ PHÁT XUNG RA ĐỘNG CƠ

CẬP NHẬT CÁC GIÁ TRỊ HIỆN TẠI VÀ TRƯỚC ĐÓ VÀO BỘ ĐIỀU

KHIỂN PID.

RET

2 Sơ đồ k ết n ối :

Trang 19

Kênh A : I0.6

3 C hương t r ì nh v à g i ới t h i ệu c á c c â u l ệ nh d ùn g :

Khai báo các biến dùng trong chương trình:

a

3 1 MA I N :

Trang 20

Dùng V48.2 để tạo biến START cho chương trình Khi có START thì sẽ gọi chương trình con HSC , PID, PWM, reset ngõ ra Q0.0 ở chu kì đầu tiên và gọi chương trình ngắt để đưa giá trị xung liên tục vào Q0.0 khi hết ngắt thì gọi lại chương trình HSC

và đưa giá trị ban đầu vào thông số PID

Trang 21

Đưa giá trị vận tốc đặt vào VD24, chuẩn hóa tốc độ do ra từ 0 = > 1.

Trang 22

Trang 23

Cho phép ngắt timer 0 không cho phép chạy PID và HSC Tiếp theo gọi chương trìnhHSC và đưa vào các giá trị ban đầu cho các thông số PID.

3 2 C hươ n g t r ì nh đ ế m x ung E NC O D ER (HS C ):

Trang 24

3 3 B ộ đ i ề u k h i ển ( P I D ):

Cài đặt các thông số ban đầu cho công thức tính toán: tốc độ cài đặt, thời gian lấy mẫu

3 4 C hươ n g t r ì nh x u ấ t x u n g ( P W M ):

Trang 25

Khai báo thông số PWM: chu ky xung 1000, Ton =0 và thời gian xuất 1 xung mẫu là16#D3 ứng với 1micros /chu kỳ xuất xung.

3 5 Chương trì nh ngắ t:

Trang 26

Chuẩn hóa tốc độ đặt và cài đặt các thông số và đưa vào ô nhớ sau đó gọi chương trình PID và sau đó các thông số ngõ ra sẽ được đưa vào các ô nhớ Để tính toán tốc

độ ra thì từ HC1 là giá trị ENCODER ta chia cho số xung tối đa của ENCODER và nhân cho thời gian lấy mẫu ta sẽ có được tốc độ thưc tế

Trang 28

Giá trị ngõ ra của bộ PID sẽ được chuẩn hóa lại và đưa vào thay đổi độ rộng xung ra

Trang 29

a u đó đ ặ t t ê n v à đ ị a ch ỉ :

C

ứ thế t i ếp tục t h i ết lậ p c á c b i ến k h á c n h ư h ì nh:

Trang 30

Sau đó save lại và gán các biến vừa tạo vào WinCC:

Trang 32

T

i ếp tục l à m theo h ì nh v à n h ấ n F i n i s h:

Trang 33

4 2 G á n b i ến và o t a g l o g g i n g :

T

i ếp th e o đ ặ t tên v à c á c g i á t r ị k h á c như h ì nh:

Trang 34

Trang 35

Ti ếp theo chọ n sel ect:

V

à ch ọ n b i ến c ầ n h i ển thị lên đồ t h ị v à n h â n OK = > f i n i s h:

Trang 36

Trang 39

ngoài ra tạo thêm các nút nhấn, các trường I/O để nhập và hiển thị các thông số nhưhình:

Để kết nối các trương I/O với biến ta click chuột phải trường đó và chọn:

Trang 40

à ch ọ n b i ển t ư ợng h ì nh t r o n g th a n h t a g :

Trang 41

III/ Thiết Kế Và Thi Công Phần Cứng

Mạch công suất

Trang 42

GVHD:Ths:Trần Văn Trinh

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	1,31 MB