Điều khiển tốc độ động cơ bằng thuật toán PWM với PLC S7 1200 và biến tần ATV310

Bài viết sử dụng thuật toán điều chế độ rộng xung (PWM) trong PLC S7 1200 để điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha một cách linh hoạt. Tốc độ của động cơ được điều chỉnh bằng cách nhập lần lượt các giá trị phần trăm của độ rộng xung trên màn hình giám sát (HMI).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển tốc độ động cơ bằng thuật toán PWM với PLC S7 1200 và biến tần ATV310 https://doi.org/10.37550/tdmu.VJS/2020.03.038 ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG THUẬT TOÁN PWM VỚI PLC S7 1200 VÀ BIẾN TẦN ATV310 Nguyễn Phương Trà(1), Nguyễn Thành Đoàn(1) (1) Trường Đại học Thủ Dầu Một Ngày nhận bài 20/02/2020; Ngày gửi phản biện 28/02/2020; Chấp nhận đăng 25/05/2020 Liên hệ email : tranp@tdmu.edu.vn https://doi.org/10.37550/tdmu.VJS/2020.03.038Tóm tắt Trong lĩnh vực tự động hóa, các dây chuyền sản xuất đòi hỏi việc thay đổi tốc độ mộtcách liên tục, linh hoạt, chính xác và hiệu quả. Bất kỳ sự thay đổi tốc độ không mong muốnnào sẽ gây ra những thiệt hại lớn về kinh tế do quá trình sản xuất tạo ra nhiều sản phẩmlỗi. Do đó, điều khiển tốc độ động cơ là nhiệm vụ sống còn của các nhà máy. Nghiên cứunày nhằm thiết kế một hệ thống điều khiển tốc độ động cơ sử dụng kết hợp giữa các thiết bịgồm bộ điều khiển Logic có thể lập trình được (PLC) và biến tần (Drive) thông qua tín hiệuanalog của PLC. Bài báo sử dụng thuật toán điều chế độ rộng xung (PWM) trong PLC S71200 để điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha một cách linh hoạt. Tốc độ củađộng cơ được điều chỉnh bằng cách nhập lần lượt các giá trị phần trăm của độ rộng xungtrên màn hình giám sát (HMI). Hệ thống điều khiển tốc độ động cơ được thực hiện mộtcách linh hoạt, chính xác và hiệu quả. Ngoài ra hệ thống còn có khả năng điều khiển đảochiều động cơ, thu thập thông số về tốc độ, tần số, hiển thị kết quả và điều khiển giám sáttrên màn hình giao diện HMI. Nghiên cứu này cung cấp một giải pháp tối ưu cho cho điềukhiển tốc độ động cơ, giúp nâng cao hiệu quả của hệ thống tự động hóa trong sản xuất,phục vụ hiệu quả cho quá trình sản xuất cũng như trong công tác đào tạo của nhà trườngtrong giai đoạn hiện nay.Từ khóa: hệ thống tự động, thuật toán điều khiểnAbstracts SPEED CONTROL OF MOTORS BY ALGORITHM PWM WITH PLC S7 1200 AND DRIVE ATV310 In the field of automation, the production lines require speed to be changedflexibly and accurately. Any unwanted speed changes will cause great economic lossesdue to the manufacturing process producing many defective products. Therefore,controlling the dynamic speed is an important task of factories. This study aims todesign a motor speed control system using a combination of devices includingprogrammable logic controllers and drives through the PLCs analog signals. The 94Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 3(46)-2020paper uses pulse width modulation algorithm in PLC S7 1200 to control three-phaseasynchronous motor speed flexibly. The motor speed is adjusted by inputting thepercentage values of the pulse width on the monitor screen. Through experimentation,the motor speed control system is implemented flexibly, accurately and efficiently. Inaddition, the system also has the ability to control the engine reversals, collectparameters on speed, frequency, display results and monitor control on the interfacescreen. This study provides an optimal solution for motor speed control, helping toimprove the efficiency of the automation system in production, effectively serving theproduction process as well as in the PLC training work.1. Đặt vấn đề Trong thị trường cạnh tranh toàn cầu ngày nay, Tự động hóa sản xuất là một nhucầu cấp thiết để doanh nghiệp tồn tại và phát triển. Các nhà máy tìm cách giảm thiểu việcđiều khiển máy móc thủ công đồng thời tăng cường sản xuất một cách tự động. Các hệthống tự động trong công nghiệp thường sử sụng các thiết bị như PLC, biến tần để điềukhiển tốc độ động cơ và giám sát hệ thống bởi vì chúng có nhiều ưu thế như tiết kiệmnăng lượng, dòng khởi động động cơ thấp, lắp đặt đơn giản, vận hành ổn định và tin cậy.Các nghiên cứu về điều khiển tốc độ động cơ trên thế giới tập trung theo hai xu hướng.Xu hướng đầu tiên về điều khiển tốc độ được đề xuất là nghiên cứu giải quyết vấn đề điềukhiển tốc độ động cơ sử dụng các thuật toán trong PLC và máy tính. Trong (Ahir, 2011),tác giả đề xuất phương pháp thay đổi tốc độ động cơ thông qua thuật toán PWM trongPLC. Bài báo chỉ thực hiện nghiên cứu kết nối PLC và máy tính chưa sử dụng thiết bịbiến tần cho động cơ. Một nghiên cứu khác (Pandey & Bhatt, 2015), các tác giả đề xuấtphương pháp sử dụng thuật toán PID trong PLC để điều khiển và ổn định tốc độ động cơ.Bài báo đã thực hiện thử nghiệm điều khiển, thu thập dữ liệu và ghi lại nhật ký. Xu hướngthứ hai về điều khiển tốc độ là nghiên cứu về hệ thống điều khiển tốc độ động cơ sử dụngPLC kết nối với biến tần (Zajmović, Salkić, & Stanić, 2012). Trong hệ thống này, các tácgiả đã thực hiện kết nối PLC với biến tần 5.5 kW Schneider A ...