Luận văn điều khiển PID tốc độ động cơ DC, AC bằng PLC Luận văn Điều khiển PID tốc độ động cơ DC, AC bằng PLC

LỜI NÓI ĐẦU N gày nay, với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, công nghệ thông tin chương trình ứng dụng; giúp ngành tự động hóa góp phần không nhỏ trình phát triển chung đất nước Dùng máy tính để hiển thị trạng thái làm việc đươc sử dụng rộng rãi Trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, WinCC phần mềm chuyên dùng hãng Siemens để quản lý, thu thập liệu điều khiển trình công nghiệp Xuất phát từ thực tế đó, kiến thức học đọc trường với kiến thức tìm tòi từ báo chí sách Internet định tìm hiểu đề tài: “ĐIỀU KHIỂN PID TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC, AC BẰNG PLC” Chúng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy TRẦN VĂN TRINH hướng dẫn, giúp đỡ trình thực đề tài, kiến thức bổ ích Thầy truyền đạt cho thời gian qua Trong thời gian thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót mong thầy cô bạn đóng góp thêm để hoàn thiện đề tài Đặng Hồng Hòa Đinh Trương Nam Duy SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh TÓM TẮT ĐỒ ÁN Sau hoành thành xong đồ án với đề tài “Điều khiển PID tốc độ động DC, AC PLC” xin tóm tắt lại vấn đề sau: Những công việc làm được: - Tìm hiểu rõ điều khiển PID - Tìm hiểu rõ chương trình WinCC để thiết kế giao diện điều khiển trực quan, dể điều khiển, liên kết với biến PC ACCESS để điều khiển PLC - Thiết kế mạch điều khiển động DC FET đảo chiều role - Thiết kế mạch kích động AC sử dụng vi mạch TCA 785 - Mạch đọc xung Encoder hai pha A B - Tìm hiểu sử dụng thuật toán, HSC, PWM, PTO, PID… PLC - Các điều khiển PID điều khiển động tốt thời gian xác lập nhỏ, sai số không đáng kể, thông số điều khiển ổn định đáp ứng tốt ưu cầu đặt Những việc chưa làm được: - Khi động có tốc độ lớn vận tốc đặt nhỏ điều khiển làm việc chưa tốt có sai số khoảng thời gian xác lập - Đối với động AC pha, đặt tốc độ nhỏ simatic => WinCC => windows control Center 6.0 Khi hình lên thông báo tạo dự án sau: • Single User Project :tạo dự án với máy chủ • Multi-User Project : tạo dự án với nhiều máy tính nối mạng • Client Project :tạo dự SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh án với máy kết nối Nhấn chọn Single User Project OK Hình 1.4 Tạo project (1) Sau hộp thoại xuất để tạo tên dự án nơi lưu trữ hình: Hình 1.4 Tạo project (2) Khi cửa sổ soạn thảo giao diện xuất hình: Hình 1.5 Giao diện làm việc tạo project SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh  Khối dọc xung từ encoder N _5V N _24V R Q D A1015 LED K R 560 N _5V IS O PC 817 Pha A Pha B R 22K N go Vao E J3 J2 N _5V Pha A Pha B N g o E N _24V R Q D A1015 K LED R 560 IS O PC 817 R 22K 2.2.4 Lưu đồ giải thuật chương trình 2.2.3.1 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT a Chương trình chính: SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh Start S START =1 Đ Gọi chương trình con: HSC PID Cài thông số cho PID PTO Ngắt timer Cho phép đọc HSC Cho phép chạy PID S STOP =1 Đ Không cho phép gọi chương trình: ngắt, PID, PTO = Nạp giá trị cho điều khiển PID =0 b Chương trình đọc xung Encoder: Start Chọn loại HSC, chế độ đọc Nhập giá trị ban đầu Cho phép đọc HSC c Chương trình PID: Start Chuẩn hóa tốc độ đặt => PID_SETPOINT Nap giá trị ban đầu vào điều khiển PID d Chương trình cài đặt thông số cho PID: SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh Start Chuyển tốc tốc độ tối đa từ vòng/ phút sang vòng /ms =>VD44 VD44 x Thời gian lấy mẫu x số xung/vòng encoder => VD64 Chuyển Thời gian lấy mẫu/ms sang Thời gian lấy mẫu / s e Chương trình điều xung PTO: Start Chọn định dạng thời gian xung phát Chọn Ton = cố định Nhập giá trị chu kỳ xung từ điều khiển PID Cho phép phát xung f Chương trình ngắt Timer: Start Nạp hệ số Kp, Ki, Kd vào điều khiển PID Toc dat/ toc max =>PID cài đặt Gọi điều khiển PID PLC Đọc xung từ HSC => tốc độ thực tế => đưa vào PID so sánh Lấy giá trị ngỏ từ PID Chuyển thành dạng xung / phần ngàn Đưa xung vào PTO điều tần số Liên tục đọc từ HSC xuất xung PTO động g Chương trình ngắt PTO: SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh 2.2 Start Resset phát PTO 3.2 CHƯƠNG TRÌNH a MAIN SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh b HS C c PID SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh d PT O e CÀ I SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh ĐẶT THÔNG SỐ f NG ẮT TIMER SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh g NGẮT PTO SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh 2.2.5 Kết thi công Dưới số kết thực tế điều khiển: Với : Kp : 0.07 thời gian lấy mẫu : 60 ms Ki tốc độ tối đa : 1400 số xung encoder : 400 : 0.007 Kd : 0.001 Khi kết hình với giá trị là: 800 vòng / phút; 400 vòng / phút; 1000 vòng / phút; 1200 vòng / phút; Nhận xét:Với kết đạt ta thấy điều khiển tốt giá trị thực tế bám sát giá trị cài đặt, đặt giá trị tốc độ bé SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh ([...]... = greater than 4.3 Điều xung, tần số (PWM,PTO) CPU S7_200 có 2 ngõ ra xung tốc độ cao (Q0.0 ,Q0.1), dùng cho việc điều rộng 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 (PWM) SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh a Điều rộng xung 50%... GVHD:Th.s Trần Văn Trinh Hình 1.19 Tạo I/O Field 3 GIỚI THIỆU VỀ PC ACCESS PC Access là phần mềm dùng để tạo các biến ngoại nhằm liên kết giữa các công cụ điều khiển và hiển thị WinCC và các ô nhớ trong PLC để có thể điều khiển các ngõ ra trong PLC và hển thị chùng lên WinCC Giao diện của chương trình như sau: Hình 1.20 Giao diện khởi động PC Access Để tạo các biến ngoại thì trước tên đặt tên cho PLC ảo trong... Communication, chọn Set PG/PC Interface Hình 1.23 Liên kết PLC với máy tính(1) Sau đó chọn Properties của PC/PPI cable (PPI) Trong Tab PPI: chọn đúng tốc độ Bauds ở phần Transmission Rate: Tốc độ để mặc định là 9600, tốc độ Baud mặc định ở cáp cũng là 9600 ( tốc độ Baud này chỉ áp dụng đối cáp cổng COM), trên cáp COM, cho phép ta chọn nhiều mức tốc độ Baud khác nhau Trong phần Local Connection: cho phép... trình vừa tạo 4 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7_200 CPU224DC Đối với PLC S7200 thì tài liệu về nó rất nhiều chính vì thế trong bài này tôi không đề cập tới những kiến thức căn bản trong PLC mà sẽ tìm hiểu về SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh nhưng kiến thức tổng quát hơn sâu hơn đó là: cách kết nối PLC, cách dùng HSC, điều xung PWM, bộ điều khiển PID 4.1 Cách kết nối PLC và giao tiếp với máy... SMW80 : Xác định chu kì phát xung SMD72 SMD82 : Xác định số xung điều khiển b Điều rộng xung theo tỉ lệ (PWM) 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... giá trị cần thiết của bài toán thì PLC sẽ thự hiện chương trình PID và xuất ra giá trị MN tại ngõ ra của PID Sau đây là bảng giá trị của bộ điều khiển: SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh 5 GIỚI THIỆU VỀ GIAO TIẾP GIỮA PLC VÀ WINCC a Cách thức giao tiếp PC access Để giao tiếp được giữa PLC và WinCC thì trước tiên cần tạo các biến ngoại trong PC ACCESS và save lại ví dụ như sau: SVTH:... GVHD:Th.s Trần Văn Trinh access bằng cách click chuột phải vào MicroWin(com1) và chọn New PLC Sau đó giao điện PLC Properties hiện và và tiến hành đặt tên cho PLC ảo là New PLC như hình: Để tạo các biến cho chương trình thì click chuột phải vào New PLC và chọn new Item, sau đó giao diện đặt biến hiện ra để đặt tên, địa chỉ ô nhớ, kiểu dữ liệu của biến đó: Hình 1.21 Tạo biến liên kết trong PC Access Các... lại cổng COM cũng như địa chỉ PLC trong phần Communications Hình 1.26 Chọn loại CPU 4.2 High Speed Counter: Để đọc xung tốc độ cao (HSC), ta cần phải thực hiện các bước cho vệc định dạng Wizard: SVTH: Đ.Hồng Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh Hình 1.27 Thiết lập High Speed Counter (1) * Chọn Wizard đọc xung tốc độ cao High Speed Counter: Chọn Mode đọc xung tốc độ cao và loại Counter nào (HC0,HC1…)... lập giao diện và các thuộc tính Để thiết lệp giao diện điều khiển thì trong giao diện WinCC click chuột phải vào Graphics Dedigner chọn new picture: Sau đó click chuột phải vào nó và chọn rename picture để đổi tên Hình 1.10 Tạo giao diện hoạt động (1) cần dùng và nhấp dúp vào để bắt đầu thiết kế giao diện điều khiển: Hình 1.11 Tạo giao diện hoạt động (2) Sau đó một một file ảnh được tạo với tên mặc... Hòa - Đ.T.Nam Duy GVHD:Th.s Trần Văn Trinh a Điều rộng xung 50% (PTO) 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 ... trình điều khiển hầu hết xí nghiệp tự động dùng đến Để hiểu rõ PLC điều khiển PID đồ án chọn thực đề tài “ĐIỀU KHIỂN PID TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC, AC BẰNG PLC 2.NỘI DUNG Đề tài “ĐIỀU KHIỂN PID TỐC ĐỘ ĐỘNG... CƠ DC ,AC BẰNG PLC kết hợp WinCC PLC để điều khiển tốc độ động DC, AC nhằm đạt tốc độ cài đặt từ trước tùy người sử dụng theo hệ số tỉ lệ Kp, Ki, Kd giao diện viết WinCC Sau từ chương trình điều. .. lớn vận tốc đặt nhỏ điều khiển làm việc chưa tốt có sai số khoảng thời gian xác lập - Đối với động AC pha, đặt tốc độ nhỏ