Trong các ứng dụng công nghiệp, việc điều khiển tốc độ động cơ 3 pha một cách chính xác là một yêu cầu quan trọng nhằm đảm bảo hiệu quả và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống. Sự kết hợp giữa biến tần SIEMENS SINAMICS V20 và PLC S7-1200 thông qua giao thức truyền thông USS (Universal Serial Interface) là một giải pháp hiệu quả và phổ biến.
Đây cũng chính là dự án môn học Mạng Truyền Thông Công Nghiệp của các bạn sinh viên K19.3 chuyên ngành Tự Động Hóa FPT Polytechnic Đà Nẵng kỳ Fall2024 này.
Giới thiệu về các thiết bị
1.Biến tần SIEMENS SINAMICS V20
SINAMICS V20 là một loại biến tần đơn giản, dễ sử dụng và hiệu quả về chi phí. Một số đặc điểm nổi bật:
· Dễ dàng cài đặt và vận hành.
· Hỗ trợ truyền thông USS và Modbus RTU.
· Tích hợp sẵn các chế độ điều khiển cơ bản như V/f, điều khiển vector vòng hở.
2. PLC S7-1200
S7-1200 là dòng PLC phổ biến của Siemens, có khả năng tích hợp cao và phù hợp với các ứng dụng điều khiển tự động. Một số tính năng chính:
· Tích hợp cổng truyền thông RS-485 hỗ trợ giao thức USS.
· Khả năng lập trình dễ dàng thông qua phần mềm TIA Portal.
3. Giao thức USS
USS là giao thức truyền thông nối tiếp được Siemens phát triển, sử dụng để trao đổi dữ liệu giữa PLC và biến tần qua cổng RS-485. Giao thức này cho phép điều khiển và giám sát trạng thái biến tần.
Kết nối phần cứng
1. Đấu nối RS-485
o Sử dụng cổng truyền thông tích hợp trên S7-1200.
o Kết nối dây:
§ Pin D+ (PLC) → P+ (Biến tần – Chân 6).
§ Pin D- (PLC) → N- (Biến tần – Chân 7).
o Sử dụng điện trở kết thúc (terminating resistor) 120Ω nếu cần.
2. Đấu nối nguồn và động cơ
o Cấp nguồn 3 pha hoặc 1 pha cho biến tần.
o Đấu dây động cơ 3 pha vào các đầu ra U, V, W của biến tần.
3. Kết nối tín hiệu I/O (nếu sử dụng):
o Có thể cấu hình thêm tín hiệu đầu vào số/analog cho các chức năng khẩn cấp hoặc thay đổi chế độ.
3. Cấu hình biến tần SINAMICS V20
a. Cài đặt địa chỉ truyền thông
o Thông qua bảng điều khiển BOP (Basic Operator Panel) của biến tần.
o Tham số:
§ P2010: Đặt địa chỉ slave (ví dụ: 2).
§ P2011: Tốc độ truyền (9600 bps, 19200 bps, v.v.).
§ P2012: Cài đặt parity (Even, Odd, None).
b. Cấu hình chế độ điều khiển
o P0700 = 5: Điều khiển thông qua USS.
o P1000 = 5: Cài đặt tần số tham chiếu qua USS.
c. Các tham số quan trọng khác
o P2000: Đặt địa chỉ giao tiếp.
o P2006: Đặt thời gian chờ (timeout).
d. Cấu hình PLC S7-1200 trên TIA Portal
Thiết lập giao tiếp USS
o Tạo một project mới và thêm PLC S7-1200.
o Thêm module USS Protocol trong phần “Communication”.
o Cấu hình thông số giao tiếp:
§ Baud rate: 9600 hoặc 19200.
§ Parity: Phù hợp với cấu hình của biến tần.
§ Station address: 2 (địa chỉ của biến tần).
Lập trình điều khiển
o Sử dụng các lệnh trong thư viện USS để:
§ Gửi lệnh khởi động (ON/OFF).
§ Gửi tham số tốc độ (tần số tham chiếu).
§ Đọc trạng thái biến tần (tần số thực tế, lỗi).
Ví dụ lệnh khởi động và điều chỉnh tốc độ:
ladder
Sao chép mã
// Gửi lệnh ON
USS_CTRL.START = TRUE;
// Gửi tần số tham chiếu
USS_CTRL.REFERENCE = 50.0; // Tần số 50Hz
Kiểm tra và vận hành
1. Kiểm tra kết nối
o Đảm bảo kết nối RS-485 đúng và không có nhiễu.
o Kiểm tra trạng thái LED trên biến tần và PLC.
2. Vận hành thử
o Tải chương trình vào PLC.
o Kiểm tra khả năng điều khiển tốc độ động cơ thông qua giao diện HMI hoặc giám sát trực tiếp từ TIA Portal.
3. Xử lý lỗi
o Sử dụng mã lỗi trả về từ biến tần để xác định nguyên nhân và khắc phục.
Điều khiển tốc độ động cơ 3 pha bằng biến tần SIEMENS SINAMICS V20 thông qua giao thức USS với PLC S7-1200 là một giải pháp hiện đại và linh hoạt. Việc thực hiện đúng quy trình từ cấu hình phần cứng đến lập trình sẽ đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả.
Giảng viên Nguyễn Đăng Nhật Minh
Bộ môn Điện – Cơ khí
FPT Polytechnic Đà Nẵng
