Hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống quấn chỉ

Hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống quấn chỉ

LỜI GIỚI THIỆU

Là những sinh viên năm cuối chuyên ngành điện tử tự động Để chuẩn bị ra trường chúng em chọn đề tài làm mô hình máy quấn chỉ để làm quen với các thiết bị

mà các công ty thường sử dụng để khi ra trường không bị bỡ ngỡ như trong mô hình này chúng em được tiếp xúc, làm quen với một số loại biến tần mà trong các công ty,

nó không thể thiếu cho việc khởi động mềm, làm chủ tốc độ hệ thống, và là biện pháp tiết kiệm năng lương rất hữu hiệu , được tìm hiểu sâu hơn về PLC, các loại động cơ, các linh kiện và cách kết nối các thiết bị này lại với nhau

Nội dung báo cáo gồm:

Phần A: TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG

Phần B: VIẾT LỆNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

Phần C: THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT HỆ THỐNG

Tp Hồ Chí Minh Ngày tháng năm 2011

Giáo viên hướng dẫn

Thạc sĩ Trần Văn Trinh

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2011

Tp Hồ Chí Minh Ngày tháng năm 2011

A.TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG 1

I.SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 1

II TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ 1

1.Tìm hiểu về biến tần delta VFD-L 1

2 Tìm hiểu PLC S7-200 10

3 Giới thiệu cơ bản về động cơ bước 29

4.Tổng quan về động cơ không đồng bộ ba pha: 42

4.1 Khái niệm chung 42

4.2 Cấu tạo và đặc điểm 42

4.3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 46

4.4 Ứng dụng 51

III CÁC MẠCH ĐIỀU KHIỂN 52

B VIẾT LỆNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 54

C THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT HỆ THỐNG 65

I GIỚI THIỆU VỀ SCADA 65

II Phần mềm SCADA WinCC 68

III Xây dựng dự án trên WinCC 7.0 và PC ACCESS 74

II Tìm hiểu thiết bị:

1 Tìm hiểu về biến tần delta VFD-L:

a Cài đặt biến tần DELTA:

1.Thông số cơ bản

Trên mỗi biến tần có những thông số cơ bản sau: Qua những thông số này chúng

ta có thể biết được phiên bản biến tần (A: standard, B: with EMI Filter …), điện áp đầu vào là 220V hay 380V, 1 pha hay 3 pha, công suất động cơ tương ứng (ví dụ:

007 tức là ứng dụng cho động cơ 0.75kw, 015 là ứng dụng cho động cơ 1.5kw), dải tần

số đầu ra Đây là những hướng dẫn sử dụng đầu tiên mà chúng ta phải quan tâm tới

2 Sơ đồ nối dây

Dưới đây là 2 sơ đồ kết nối biến tần Mỗi sơ đồ áp dụng cho các phiên bản được ghi trên hình vẽ Ví dụ sơ đồ 1 áp dụng với biến tần: VDF002L11A, VFD002L11B, VFD004L21B, … như hình 2 a,b

Hình 2: Sơ đồ nối dây

Chúng ta có thể thấy sơ đồ các chân kết nối của biến tần Chân U/T1, V/T2, W/T3 là 3 chân kết nối với động cơ R/L1, S/L2, T/L3 là 3 chân cấp nguồn( với điện

áp 1 pha thì chỉ cần 2 trong số 3 chân) Chân M0, M1 dùng để điều khiển đông cơ chạy thuận/nghịch hoặc start/stop (tùy vào chế độ cài đặt) bằng công tắc ngoài Chân AVI, GND, +10V(+15V) dùng để tăng/giảm tần số bằng triết áp Chân M2 dùng để reset biến tần bằng công tắc ngoài M2, M3 dùng để lựa chọn các bước tần số, ví dụ khi M2=1 thì tần số là 20Hz, M3=1 tần số là 30Hz, M2=M3=1 thì tần số là 40Hz (các tần số này được cài đặt tùy theo yêu cầu) Ngoài ra chúng ta có thể cài đặt điều khiển biến tần bằng các phím nhấn và triết áp trên bề mặt của biến tần

Dưới đây là sơ đồ kết nối bằng các chân điều khiển ngoài

Hình 3: Sơ đồ kết nối bằng điều khiển ngoài

b Cài đặt các thông số cho biến tần:

1 Các phím cài đặt của biến tần

Để cài đặt biến tần ta ấn phím PROG/DATA và 2 phím tăng giảm để đến các bước cài đặt ( ví dụ 0-00,2-00,2-04…) Sau khi cài đặt xong ấn phím MODE để ghi nhớ và kết thúc cài đặt Khi cài đặt biến tần ta cần quan tâm đến các vấn đề sau:

1.1 Cài đặt các thông số người sử dụng

1.2 Lựa chọn điều khiển bằng bàn phím hay bằng công tắc ngoài

Để điều khiển biến tần bằng phím nhấn thì ta lựa chọn đến bước 2-01 và cài đặt bước 2-01 là d0, bằng công tắc ngoài là d1 Để điều khiển tần số bằng triết áp trên rive hay triết áp ngoài ta lựa chọn bước 2-00: d0-triết áp trên drive, d3-triết áp ngoài Trong thực tế thì biến tần thường hay được đặt trong các tủ điện vì thế ta phải điều khiển bằng công tắc và triết áp ngoài

1.3 Cài đặt tần số

Thông số 1-00: là bước cài đặt tần số sử dụng max Ví dụ ta cài đặt bước 1-00 là

80 thì khi vặn triết áp lên mức tối đa thì tần số max là 80Hz Tần số

1.4 Cài đặt cho phép chạy thuận_nghịch

Biến tần được cài đặt mặc định chạy thuận Để cài đặt cho phép động cơ chạy thuận_ nghịch ta chọn bước cài đặt 2-04 d0-là cho phép chạy ngược; d1-là không cho phép chạy ngược ; d2 là không cho phép chạy thuận

1.7 Cài đặt thông số bảo vệ

Thông số 6-00: mức bảo vệ quá áp (d0: không cho phép 350v đến 410v)

Thông số 6-01: mức bảo vệ quá dòng (d0: không cho phép 20 đến 200%)

Thông số 6-02: chế độ phát hiện quá momen, có 5 sự lựa chọn (d0: không cho phép, d1:cho phép sử dụng trong suốt thời gian hoạt động trong tốc độ hằng và tiếp tục chạy đến khi đạt giới hạn, d2:cho phép sử dụng trong suốt thời gian hoạt động trong tốc độ hằng và đƣợc tạm nghỉ sau khi phát hiện, d3:cho phép sử dụng trong thời gian tăng tốc và tiếp tục cho đến khi đạt giới hạn thời gian đầu ra, d4: cho phép sử dụng trong suốt thời gian hoạt động và ngừng khi phát hiện thấy quá momen

Thông số 6-03: mức phát hiện quá momen (ta có thể chọn từ 30 đến 200%.) Thông số 6-04: mức bảo vệ qua momen ( ta có thể chọn từ 0.1s đến 10s)

Thông số 6-05 : chọn rơle quá tải nhiệt điện từ, có 3 thông số để chọn (d0: không

sử dụng, d1:act với động cơ chuẩn, d2:act với động cơ đăc biệt)

Thông số 6-06 : đặc tính nhiệt điện ( từ 60 đến 600s )

Thông số 6-07 : ghi nhận lỗi hiện tại, có 6 thông số để chọn lựa (d0: không xuất hiện lỗi, d1:0c (phát hiện khi quá dòng), d2:0v (phát hiện khiquá áp), d3:oH (phát hiện khi quá nhiệt), d4:oL (phát hiện khi quá tải),d5:oL1 (phát hiện khi có nhiệt điện tử)) Thông số 6-08 : ghi nhận lỗi thứ 2 gần nhất , có 6 thông số để chọn lựa (d0: không xuất hiện lỗi, d1:0c (phát hiện khi quá dòng), d2:0v (phát hiện khiquá áp), d3:oH (phát hiện khi quá nhiệt), d4:oL (phát hiện khi quá tải),d5:oL1 (phát hiện khi có nhiệt điện tử))

Thông số 6-09 : ghi nhận lỗi thứ 3 gần nhất , có 6 thông số để chọn lựa (d0: không xuất hiện lỗi, d1:0c (phát hiện khi quá dòng), d2:0v (phát hiện khiquá áp), d3:oH (phát hiện khi quá nhiệt), d4:oL (phát hiện khi quá tải),d5:oL1 (phát hiện khi có nhiệt điện tử))

1.8 Cài đặt thông số động cơ

Thông số 7-00: chọn dòng định mức của motor ( từ 30 đến 120%)

Thông số 7-01: cài đặt dòng không tải của motor ( từ 0 đến 90%)

Thông số 7-02: chọn giá trị bù momen cho motor ( từ 0 đến 10%)

Thông số 7-03: chọn giá trị bù trƣợt ( từ 0.0 đến 10)

1.9 Cài đặt các thông số đặt biệt

Toàn bộ chương trình được lưu trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình con hoặc chương trình ngắt ( Khối chính OB1) Trường hợp dung lượng nhớ của PLC không đủ cho việc lưu trữ chương trình thì ta có thể sử dụng thêm bộ nhớ ngoài hỗ trợ cho việc lưu chương trình và dữ lệu ( Catridge)

Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển ,tất nhiên PLC phải có tính năng như một máy tính ,nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU) ,một hệ điều hành ,một bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển ,dữ liệu và tất nhiên là phải có các cổng vào ra để giao tiếp với các đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi

trường xung quanh Bên cạnh đó nhằm phục vụ các bài toán điều khiển số ,PLC còn cần phải có thêm những khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm ( Counter) ,bộ định thời ( Timer) …Và những khối hàm chuyên dụng

b Các phần chính PLC S7-200

- Khối CPU

- Khối nhớ RAM, ROM, EPROM, EEPROM

- Khối vào – ra

Hình 1.1: Cấu tạo chung một PLC

CPU 224 có hai loại thông dụng dựa vào ký hiệu trên nắp máy bao gồm:CPU

224 DC / DC / DC, CPU 224 AC / DC / RLY

Loại CPU 224 DC / DC / DC: Cần đƣợc cấp nguồn điện một chiều DC 24V, các đầu vào và đầu ra cũng cần đƣợc cấp nguồn điện DC 24 V

Sơ đồ đấu dây :

Hình 1.2 : Sơ đồ đấu dây Loại CPU 224 DC / DC / DC Loại CPU 224 AC / DC / RLY: Cần đƣợc cấp nguồn điện xoay chiều một pha 220ACV, các đầu vào cần đƣợc cấp nguồn điện DC 24 V và các đầu ra là các relay Sơ

đồ đấu dây :

Hình 1.3 : Sơ đồ đấu dây Loại CPU 224 AC / DC / RLY

- Vùng nhớ Q ( Process Image Output): vùng nhớ đệm cho các cổng ra số Khi kết thúc thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số

- Vùng nhớ M: chương trình sử dụng các tham số này cho việc lưu giữ các biến cần thiết Vùng nhớ này có thể truy cập theo bit (M), byte (MB), từ (MW) hay từ kép (MD)

- Vùng nhớ T (Timer): dùng để lưu trữ giá trị đặt trước, giá trị hiện tại cũng như giá trị đầu ra của Timer

- Vùng nhớ C ( Counter): dùng để lưu trữ giá trị đặt trước, giá trị hiện tại cũng như giá trị đầu ra của Counter

1.3 Vùng chứa các khối dữ liệu:

- Data Block: vùng chứa dữ liệu được chia thành khối Kích thước do người sử dụng quy định Vùng nhớ này có thể truy cập theo từng bit (DBX), byte(DBB), từ (DBW) hoặc từ kép (DBD)

- Local Data Block: vùng dữ liệu địa phương, các khối chương trình chính, chương trình con, chương trình ngắt sử dụng và tổ chức cho các biến nháp tạm thời Nội dung của khối dữ liệu trong vùng nhớ này khi kết thúc chương trình tương ứng trong chương trình chính, chương trình con hay chương trình ngắt Vùng nhớ này có thể truy cập theo từng bit (L), byte(LB), từ (LW) hoặc từ kép (LD)

c Giới thiệu phần mềm lập trình cho PLC S7-200

1 phần mềm STEP7- MicroWIN32:

a Giao diện phần mềm:

Để một hệ thống PLC có thể thực hiện được một quá trình điều khiển nào đó thì bản thân nó phải biết được nó cần phải làm gì và làm như thế nào.Việc truyền thông tin về hệ thống ví dụ như quy trình hoạt động cũng như các yêu cầu kèm theo cho PLC người ta gọi là lập trình.Và để có thể lập trình được cho PLC thì cần phải có sự giao tiếp giữa người và PLC

Việc giao tiếp này phải thông qua một phần mềm gọi là phần mềm lập trình Mỗi một loại PLC hoặc một họ PLC khác nhau cũng có những phần mềm lập trình khác nhau.Đối với PLC S7-200, SIEMEN đã xây dựng một phần mềm để có thể lập trình cho họ PLC loại này Phần mềm này có tên là STEP7- MicroWIN32

Ngoài việc phục vụ lập trình cho PLC S7-200, phần mềm này còn có rất nhiều các tính năng khác như các công cụ gỡ rối, kiểm tra lỗi, hỗ trợ nhiều cách lập trình với các ngôn ngữ khác nhau…

Phần mềm này cũng đã được xây dựng một phần trợ giúp (Help) có thể nói là rất đầy đủ, chi tiết và tiện dụng Người dùng có thể tra cứu các vấn đề về PLC S7-200 một cách rất nhanh chóng, rõ ràng và dễ hiểu

Vùng soạn thảo chương trình

Các khối

chức năng

Công cụ kết nối các lệnh

Nút thay đổi trạng thái làm việc của PLC

Down load/Upload

Nút kiểm tra trạng thái của chương trình

Mở, tạo mới, lưu

một CT điều

khiển

Ở đây ta có thể thay đổi cách mà máy tính truyền thông với PLC S7-200 (PPI, MPI, tốc độ truyền…) hoặc kiểm tra có hay không sự truyền thông giữa máy tính và PLC S7-200 (kiểm tra sự có mặt của PLC hay không)

- Symbol Table:

Click chuột vào đây, ta sẽ được một bảng mà ở

đó ta có thể định nghĩa các tên biến và đặt địa

chỉ tương ứng cho các biến đó để có thể dễ nhớ

và dễ kiểm tra.Các biến này có thể là các đầu vào/ra, các

biến trung gian…

- Khối hàm, lệnh:

Đây là một trong những thành phần quan trọng nhất

của STEP7- MicroWIN32 Nó bao gồm toàn bộ các lệnh và

khối hàm của STEP7- Micro WIN32 để có thể tạo được một

chương trình điều khiển cho PLC S7-200

Người dùng có thể tìm thấy các lệnh hoặc hàm mình

cần dựa trên các nhóm có cùng chức năng mà STEP7-

MicroWIN32 đã phân loại sẵn

Trong đó thường dùng nhất là các khối:

+ Bit Logic: bao gồm các lệnh làm việc với bit và thực

hiện các phép toán logic như AND, OR, NOT…

+ Timer: đây là khối lệnh làm việc với các loại timer của S7-200

+ Counter: đây là khối lệnh làm việc với các loại timer của S7-200

+ Move: các khối lệnh dùng để di chuyển dữ liệu từ vùng nhớ này sang vùng nhớ khác của PLC

+ Interger Math, Floating-Point Math: nhóm lệnh làm việc với số nguyên 16bit, 32bit và số thực Nhóm lệnh này thực hiện các phép toán số học như +, -, ×, ÷…

+ Compare: bao gồm các khối lệnh dùng để so sánh dữ liệu như >, <, =, ≥, ≤ Ngoài ra còn các khối khác cũng rất quan trọng chúng ta có thể tham khảo thêm ở phần Help của STEP7- MicroWIN32

Để có thể biết một khối hàm hoặc lệnh làm việc như thế nào và điều kiện kèm theo chúng ta chọn khối hàm, lệnh đó và nhấn F1

2.Lệnh logic với bit

a Công tắc Công tắc thường mở (Normally Open, viết tắt là NO) và công tắc thường đóng (Normally Closed, viết tắt là NC) Đối với PLC, mỗi công tắc đại diện cho trạng thái một bit trong bộ nhớ dữ liệu hay vùng ảnh của các đầu vào, ra Công tắc thường mở sẽ đóng (ON - nghĩa là cho dòng điện đi qua) khi bit bằng 1 còn công tắc thường đóng sẽ đóng (ON) khi bit bằng 0

Trong LAD, các lệnh này được biểu diễn bằng chính các công tắc thường mở và thường đóng Trong FBD, các công tắc thường mở được biểu diễn như các đầu vào hoặc ra của các khối chức năng AND hoặc OR Công tắc thường đóng được thêm dấu đảo (vòng tròn nhỏ) ở đầu vào tương ứng

Trong STL, các công tắc thường mở được sử dụng trong các lệnh LOAD, AND hoặc OR Lệnh LOAD ghi giá trị bit được đánh địa chỉ bởi toán hạng của lệnh vào đỉnh ngăn xếp, những giá trị cũ trong ngăn xếp bị đẩy xuống một bậc (giá trị dưới cùng sẽ mất) Các lệnh AND và OR thực hiện phép toán logic AND hay OR giữa giá trị được trỏ đến bởi toán hạng với đỉnh ngăn xếp, kết quả được ghi vào đỉnh ngăn xếp, những giá trị cũ trong ngăn xếp bị đẩy xuống một bậc Hoàn toàn tương tự đối với các công tắc thường đóng, được sử dụng trong các lệnh LOAD NOT, AND NOT

và OR NOT (giá trị được trỏ đến bởi toán hạng sẽ bị đảo)

b Công tắc tức khắc

Trong STL, các công tắc thường mở tức khắc được sử dụng trong các lệnh LOAD IMMEDIATE (ghi giá trị đầu vào vật lý vào đỉnh ngăn xếp, những giá trị cũ trong ngăn xếp bị đẩy xuống một bậc (giá trị dưới cùng sẽ mất)), AND IMMEDIATE hoặc OR IMMEDIATE (thực hiện phép toán lô gic And hay Or giữa giá trị đầu vào vật lý với đỉnh ngăn xếp, kết quả được ghi vào đỉnh ngăn xếp, những giá trị cũ trong ngăn xếp bị đẩy xuống một bậc) Hoàn toàn tương tự đối với các công tắc thường đóng tức khắc, được sử dụng trong các lệnh LOAD NOT IMMEDIATE, AND NOT IMMEDIATE và OR NOT IMMEDIATE (giá trị đầu vào vật lý bị đảo)

c Lệnh đảo bit, lệnh sườn

Lệnh đảo thay đổi dòng năng lượng (Power Flow) Nếu dòng năng lượng gặp lệnh này, nó sẽ bị chặn lại Ngược lại nếu phía trước lệnh này không có dòng năng lượng, nó sẽ trở thành nguồn cung cấp dòng năng lượng Trong LAD, lệnh này được biểu diễn như một công tắc Trong FBD, lệnh đảo không có biểu tượng riêng Nó được tích hợp như là đầu vào đảo của những khối chức năng khác (với vòng tròn nhỏ ở đầu vào của các khối chức năng đó) Trong STL, lệnh đảo đảo giá trị của đỉnh ngăn xếp: 0 thành 1 và 1 thành 0

Lệnh này không có toán hạng

Lệnh sườn: Đều thuộc nhóm lệnh các công tắc, ghi nhận trạng thái các bit dữ liệu (0 hay 1), quen thuộc với khái niệm ―mức‖ Các lệnh về sườn ghi nhận không phải mức đơn thuần mà là sự biến đổi mức Lệnh sườn dương (Positive Transition) cho dòng năng lượng đi qua trong khoảng thời gian bằng thời gian một vòng quét khi ở đầu vào của nó có sự thay đổi mức từ 0 lên 1 Lệnh sườn âm (Negative Transition) cho dòng năng lượng đi qua trong khoảng thời gian bằng thời gian một vòng quét khi

ở đầu vào của nó có sự thay đổi mức từ 1 xuống 0 Trong LAD, các lệnh này được

biểu diễn cũng như các công tắc.Trong FBD, các lệnh này được biểu diễn bằng các khối chức năng P và N Trong STL, lệnh Edge Up, nếu phát hiện có sự thay đổi mức của đỉnh ngăn xếp từ 0 lên 1, sẽ đặt vào đỉnh ngăn xếp giá trị 1 Trong trường hợp ngược lại, nó đặt vào đó giá trị 0 Tương tự, lệnh Edge Down, nếu phát hiện có sự thay đổi mức của đỉnh ngăn xếp từ 1 xuống 0, sẽ đặt vào đỉnh ngăn xếp giá trị 1 Trong trường hợp ngược lại, nó cũng đặt vào đó giá trị 0

Chú ý: Theo cấu trúc hoạt động của PLC, sự thay đổi mức tất nhiên chỉ được phát hiện giữa các vòng quét liên tiếp Do đó mỗi lệnh sườn này cần một bit nhớ để nhớ trạng thái đầu vào của nó ở vòng quét kế trước Vì đặc tính này mà tổng số lệnh sườn được sử dụng trong một chương trình bị hạn chế (do dung lượng bộ nhớ dành cho chúng có hạn)

d Coil:

Lệnh ra

Giá trị bit được định địa chỉ bởi toán hạng của lệnh ra phản ảnh trạng thái của dòng năng lượng (Power Flow) ở đầu vào lệnh này Trong LAD và FBD, lệnh ra đặt giá trị bit được trỏ đến bởi toán hạng của nó bằng giá trị dòng năng lượng ở đầu vào của lệnh Trong STL, lệnh ra sao chép giá trị đỉnh ngăn xếp ra giá trị bit được trỏ đến bởi toán hạng của lệnh

Lệnh ra tức khắc

Giá trị đầu ra rời rạc (digital) vật lý được định địa chỉ bởi toán hạng của lệnh ra trực tiếp phản ảnh trạng thái của dòng năng lượng (Power Flow) ở đầu vào lệnh này Trong LAD và FBD, lệnh ra trực tiếp đặt đồng thời giá trị đầu ra vật lý được trỏ đến bởi toán hạng của nó và bit ảnh của đầu ra này bằng giá trị dòng năng lượng ở đầu vào của lệnh Điều đó khác với lệnh ra thông thường ở chỗ lệnh ra thông thường chỉ ghi giá trị vào bit ảnh của đầu ra Trong STL, lệnh ra trực tiếp sao chép giá trị đỉnh ngăn xếp ra đồng thời giá trị đầu ra vật lý được trỏ đến bởi toán hạng của lệnh và bit ảnh của đầu ra này

Lệnh Set, Reset

Các lệnh SET và RESET đặt một số các bit liên tiếp trong bộ nhớ dữ liệu thành 1 (Set) hay 0 (Reset) Số lượng các bit được định bởi toán hạng [N] và bắt đầu từ bit được định địa chỉ bởi toán hạng [bit] Số lượng các bit có thể Set hoặc Reset nằm trong khoảng từ 1 đến 255 Trong trường hợp sử dụng lệnh Reset với các bit nằm trong những vùng T hay C, các bộ định thời hay bộ đếm tương ứng sẽ bị reset Nghĩa

là bit trạng thái của chúng được đưa về 0 và số đang đếm cũng bị xóa (sẽ có giá trị 0) Những lỗi có thể được gây nên bởi các lệnh này (ENO = 0):

+ Bit đặc biệt SM4.3 = 1: lỗi Run - Time

+ Lỗi 0006: địa chỉ gián tiếp

+ Lỗi 0091: toán hạng vượt quá giới hạn cho phép

Lệnh Set, Reset Immediat

Các lệnh SET IMMEDIATE và RESET IMMEDIATE đặt một số các đầu ra rời rạc (digital) vật lý liên tiếp thành 1 (Set) hay 0 (Reset) Số lượng các đầu ra được định bởi toán hạng [N] và bắt đầu từ đầu ra được định địa chỉ bởi toán hạng [bit] Số lượng các đầu ra vật lý có thể Set hoặc Reset nằm trong khoảng từ 1 đến 12

Ký tự ―I‖ trong những lệnh này (Immediate) nói lên tính tức thời Các lệnh này ghi giá trị mới ra các đầu ra vật lý đồng thời ghi cả vào các giá trị ảnh của chúng Điều đó khác với những lệnh Set và Reset thông thường chỉ ghi giá trị mới vào vùng ảnh của các đầu ra

Những lỗi có thể được gây nên bởi các lệnh này (ENO = 0):

+ Bit đặc biệt SM4.3 = 1: lỗi Run - Time

+ Lỗi 0006: địa chỉ gián tiếp

+ Lỗi 0091: toán hạng vượt quá giới hạn cho phép

Trong FBD, đầu ra sẽ có giá trị 1 nếu điều kiện đem so sánh là đúng Trong STL, lệnh được thực hiện sẽ ghi giá trị 1 vào đỉnh ngăn xếp (với những lệnh Load) hoặc thực hiện phép toán lôgic AND hay OR (tùy theo lệnh cụ thể) giá trị 1 với đỉnh ngăn xếp nếu điều kiện so sánh đúng So sánh số nguyên (Integer): Lệnh so sánh số nguyên dùng để so sánh 02 giá trị dạng Integer được định địa chỉ bởi hai toán hạng ở đầu vào của lệnh: [IN1] và [IN2] Có tất cả 06 phép so sánh có thể được thực hiện: [IN1] = [IN2], [IN1] >= [IN2], [IN1] <= [IN2], [IN1] > [IN2], [IN1] < [IN2], [IN1] <> [IN2] Các số nguyên được đem so sánh là những giá trị có dấu: 16#7FFF > 16#8000

So sánh từ kép (Double Word): Lệnh so sánh từ kép dùng để so sánh 02 giá trị dạng

Double Word được định địa chỉ bởi hai toán hạng ở đầu vào của lệnh: [IN1] và [IN2]

Có tất cả 06 phép so sánh có thể được thực hiện: [IN1] = [IN2], [IN1] >= [IN2], [IN1]

<= [IN2], [IN1] > [IN2], [IN1] < [IN2], [IN1] <> [IN2]

Các giá trị từ kép được đem so sánh là những giá trị có dấu: 16#7FFFFFFF > 16#80000000.So sánh số thực (Real): Lệnh so sánh số thực dùng để so sánh 02 giá trị dạng Real được định địa chỉ bởi hai toán hạng ở đầu vào của lệnh: [IN1] và [IN2] Có tất cả 06 phép so sánh có thể được thực hiện: [IN1] = [IN2], [IN1] >= [IN2], [IN1]

<= [IN2], [IN1] > [IN2], [IN1] < [IN2], [IN1] <> [IN2] Các số thực được đem so sánh là những giá trị có dấu theo kiểu dấu phẩy động

f Lệnh định thời:

SIMATIC S7-200 có 03 loại bộ định thời:

- Bộ đóng trễ (On - Delay Timer) TON

- Bộ đóng trễ có nhớ (Retentive On - Delay Timer) TONR

- Bộ ngắt trễ (Off - Delay Timer) TOF

Các bộ đóng trễ và đóng trễ có nhớ bắt đầu đếm thời gian khi có đầu vào EN (Enable) ở mức 1 (ON) Lúc giá trị đếm được lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước tại đầu vào PT (Preset Time) thì bit trạng thái sẽ được đặt bằng 1 (ON) Điều khác nhau giữa hai loại bộ đóng trễ này là: bộ đóng trễ bình thường sẽ bị reset (cả giá trị đang đếm lẫn bit trạng thái đều bị xóa về 0) khi đầu vào EN bằng 0; trong khi đó bộ định thời có nhớ lưu lại giá trị của nó khi đầu vào EN bằng 0 và tiếp tục đếm nếu đầu vào EN lại bằng 1 Như vậy ta có thể dùng loại có nhớ để cộng thời gian những lúc đầu vào EN bằng 1 Loại bộ định thời này có thể reset (xóa giá trị đang đếm về 0) bằng lệnh R (Reset) Cả hai loại bộ đóng trễ vẫn tiếp tục đếm thời gian ngay cả sau khi đã đạt đến giá trị đặt trước PT và chỉ dừng đếm khi đạt giá trị tối đa 32767 (16#7FFF)

Bộ ngắt trễ dùng để đưa giá trị đầu ra (bit trạng thái) về 0 (OFF) trễ một khoảng thời gian sau khi đầu vào (EN) đổi về 0 Khi đầu vào EN được đặt bằng 1 (ON) thì bit trạng thái của bộ ngắt trễ cũng bằng 1 ngay lúc đó đồng thời giá trị đếm của nó bị xóa

về 0 Khi đầu vào EN về 0, bộ định thời bắt đầu đếm và đếm cho đến khi đạt giá trị đặt

trước PT Lúc đó bit trạng thái của bộ ngắt trễ sẽ về 0 đồng thời nó cũng ngừng đếm Nếu đầu vào EN chỉ bằng 0 trong khoảng thời gian ngắn hơn thời gian được đặt rồi quay lại bằng 1 thì bit trạng thái của bộ định thời vẫn giữ nguyên bằng 1 Bộ ngắt trễ chỉ bắt đầu đếm khi có sườn thay đổi từ 1 thành 0 ở đầu vào EN

Nếu bộ ngắt trễ ở trong vùng một SCR (Sequence Control Relay) và vùng SCR

đó không được kích hoạt thì giá trị đếm của nó được xóa về 0, bit trạng thái cũng bằng

0 (OFF) và bộ định thời không đếm Khái niệm vùng SCR sẽ được định nghĩa ở phần sau của tài liệu này

Thời gian trễ được tính như là tích của giá trị đang đếm với độ phân giải của của

bộ định thời Những bộ định thời có nhớ có địa chỉ được qui định riêng Những bộ định thời còn lại (không nhớ) có thể được khai báo như là bộ đóng trễ hoặc ngắt trễ, nhưng không thể là cả hai Ví dụ không thể có TON 33 và TOF 33 đồng thời

Lệnh Reset (R) có thể được sử dụng để reset bất kỳ bộ định thời nào Các bộ định thời có nhớ (loại TONR) chỉ có thể reset bằng lệnh này Các bộ định thời sau khi reset có bit trạng thái cũng như giá trị đếm đều được xóa về 0 Các bộ ngắt trễ (TOF) chỉ bắt đầu đếm khi có sự thay đổi từ 1 xuống 0 ở đầu vào IN Các bộ định thời có độ phân giải khác nhau có cách hoạt động cũng khác nhau

g Lệnh bộ đếm:

Ba loại bộ đếm: bộ đếm lên (Count Up), bộ đếm xuống (Count Down) và loại

bộ đếm có thể vừa đếm lên vừa đếm xuống (Count Up / Down)

Bộ đếm lên đếm cho đến giá trị tối đa của nó (32767) mỗi khi có sườn lên ở đầu vào đếm lên (CU) Khi giá trị đếm (Cxxx) lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước (PV) thì bit trạng thái (Cxxx) sẽ có giá trị 1 (ON) Bộ đếm có thể bị xóa (reset) bởi mức 1

ở đầu vào reset (R), lúc đó cả giá trị đếm lẫn bit trạng thái sẽ bị xóa về 0

Bộ đếm xuống đếm từ giá trị đặt trước (PV) mỗi khi có sườn lên ở đầu vào đếm xuống (CD) Khi giá trị đếm (Cxxx) bằng 0, bit trạng thái (Cxxx) sẽ bằng 1 đồng thời bộ đếm ngừng đếm Mức cao ở đầu vào LD xóa bit trạng thái về 0 và tải giá trị đặt trước PV vào giá trị đếm

Bộ đếm vừa đếm lên vừa đếm xuống đếm lên khi có sườn lên ở đầu vào đếm lên (CU) và đếm xuống khi có sườn lên ở đầu vào đếm xuống (CD) Khi giá trị đếm (Cxxx) lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước (PV) thì bit trạng thái (Cxxx) sẽ

có giá trị 1 (ON) Bộ đếm có thể bị xóa (reset) bởi mức 1 ở đầu vào reset (R), lúc

đó cả giá trị đếm lẫn bit trạng thái sẽ bị xóa về 0

Số hiệu các bộ đếm: C0 đến C255 Trong CPU 221, 222 và 224 mỗi bộ đếm được xác định loại tùy theo lệnh khai báo nhưng không thể khai báo các bộ đếm loại khác nhau với cùng một địa chỉ (trong vùng C)

Trong STL, đầu vào reset (R) của bộ đếm tiến là bit đỉnh của ngăn xếp và đầu vào đếm của nó (CU) là bit thứ hai của ngăn xếp Trong STL, đầu vào tải (LD) của bộ đếm lùi là bit đỉnh của ngăn xếp và đầu vào đếm của nó (CD) là bit thứ hai của ngăn xếp Trong STL, đầu vào reset (R) của bộ đếm vừa đếm tiến vừa đếm lùi là bit đỉnh của ngăn xếp, đầu vào đếm lùi của nó (CD) là bit thứ hai của ngăn xếp và đầu vào đếm tiến của nó (CU) là bit thứ ba của ngăn xếp

Các bộ đếm còn có thể bị reset bởi lệnh Reset Bộ đếm vừa tiến vừa lùi khi đếm đến giá trị tối đa (32767) mà tiếp tục đếm lên thi số đếm sẽ nhảy sang giá trị tối thiểu (-32768) và tiếp tục đếm bình thường Tương tự, nếu nó đếm lùi khi đã ở giá trị nhỏ nhất (-32768) thì số đếm sẽ nhảy thành giá trị lớn nhất (32767)

Lệnh dịch chuyển một Số thực, Move Real, sao chép số thực kích thước 32 bit được định địa chỉ ở đầu vào IN lên số thực kích thước 32 bit được định địa chỉ ở đầu ra OUT Số thực ở địa chỉ [IN] không thay đổi

Những lỗi có thể được gây nên bởi các lệnh này (ENO = 0):

+ Bit đặc biệt SM4.3 = 1: lỗi Run - Time

+ Lỗi 0006: địa chỉ gián tiếp

Lệnh dịch chuyển một khối các byte, Block Move Byte: sao chép nội dung một

số các ô nhớ liên tiếp (xác định bởi toán hạng ở đầu vào N), mỗi ô kích thước một byte với byte đầu tiên được định địa chỉ ở đầu vào IN lên khối các ô nhớ liên tiếp kích thước mỗi ô nhớ một byte và byte đầu tiên được định địa chỉ ở đầu ra OUT Số lượng các byte có thể sao chép nằm trong khoảng từ 1 đến 255

Lệnh dịch chuyển một khối các từ đơn, Block Move Word, sao chép nội dung một số các ô nhớ liên tiếp (xác định bởi toán hạng ở đầu vào N), mỗi ô kích thước một word với word đầu tiên được định địa chỉ ở đầu vào IN lên khối các ô nhớ liên tiếp kích thước mỗi ô nhớ một word và word đầu tiên được định địa chỉ ở đầu ra OUT Số lượng các word có thể sao chép nằm trong khoảng từ 1 đến 255

Lệnh dịch chuyển một khối các từ kép, Block Move Double Word, sao chép nội dung một số các ô nhớ liên tiếp (xác định bởi toán hạng ở đầu vào N), mỗi ô kích thước một từ kép với từ kép đầu tiên được định địa chỉ ở đầu vào IN lên khối các ô nhớ liên tiếp kích thước mỗi ô nhớ một từ kép và từ kép đầu tiên được định địa chỉ ở đầu ra OUT Số lượng các từ kép có thể sao chép nằm trong khoảng từ 1 đến 255

k Lệnh toán số học

l Cộng, Trừ, Nhân, Chia số nguyên, số thực

Các lệnh này cộng (Add) hay trừ (Subtract) hai số nguyên được định địa chỉ ở các đầu vào IN1 và IN2, kết quả lưu vào số nguyên được định địa chỉ bởi đầu ra OUT [IN1] + [IN2] = [OUT]

[IN1] - [IN2] = [OUT]

Những lỗi có thể được gây nên bởi lệnh này (ENO = 0):

+ Bit đặc biệt SM4.3 = 1: lỗi Run - Time

+ Lỗi 0006: địa chỉ gián tiếp

+ Bit đặc biệt SM1.1 = 1: lỗi tràn (Overflow)

Những bit nhớ đặc biệt có nội dung bị ảnh hưởng bởi lệnh này:

+ SM1.0 (Zero): bằng 1 nếu kết quả bằng 0

+ SM1.1 (Overflow): bằng 1 nếu kết quả bị tràn

+ SM1.2 (Negative): bằng 1 nếu kết quả là số âm

Các lệnh này cộng (Add) hay trừ (Subtract) hai số nguyên 32 bit được định địa chỉ ở các đầu vào IN1 và IN2, kết quả lưu vào số nguyên 32 bit được định địa chỉ bởi đầu ra OUT

[IN1] + [IN2] = [OUT]

[IN1] - [IN2] = [OUT]

Những lỗi có thể được gây nên bởi lệnh này (ENO = 0):

+ Bit đặc biệt SM4.3 = 1: lỗi Run - Time

+ Lỗi 0006: địa chỉ gián tiếp

+ Bit đặc biệt SM1.1 = 1: lỗi tràn (Overflow)

Những bit nhớ đặc biệt có nội dung bị ảnh hưởng bởi lệnh này:

+ SM1.0 (Zero): bằng 1 nếu kết quả bằng 0

+ SM1.1 (Overflow): bằng 1 nếu kết quả bị tràn

+ SM1.2 (Negative): bằng 1 nếu kết quả là số âm

Các lệnh nhân (Multiply) hay chia (Divide) hai số nguyên 16 bit được định địa chỉ ở các đầu vào IN1 và IN2, kết quả lưu vào số nguyên được định địa chỉ bởi đầu ra OUT Trong phép chia, số dư bị bỏ qua Bit báo tràn sẽ thành 1 nếu kết quả lớn hơn một số nguyên 16 bit Những lệnh này không có trong các CPU 212, 214

[IN1] / [IN2] = [OUT]

Những lỗi có thể được gây nên bởi lệnh này (ENO = 0):

+ Bit đặc biệt SM4.3 = 1: lỗi Run - Time

+ Lỗi 0006: địa chỉ gián tiếp

+ Bit đặc biệt SM1.1 = 1: lỗi tràn (Overflow)

+ Bit đặc biệt SM1.3 = 1: lỗi chia cho 0 (Divide-by-zero)

Những bit nhớ đặc biệt có nội dung bị ảnh hưởng bởi lệnh này:

+ SM1.0 (Zero): bằng 1 nếu kết quả bằng 0

+ SM1.1 (Overflow): bằng 1 nếu kết quả bị tràn

+ SM1.2 (Negative): bằng 1 nếu kết quả là số âm

+ SM1.3 (Divide-by-zero): bằng 1 nếu số chia bằng 0

Trong trường hợp bit SM1.1 (Overflow) bằng 1, kết quả sẽ không được ghi và các bit đặc biệt khác liên quan đến các phép toán (Zero, Negative, ) đều được xóa về 0 Trong trường hợp bit SM1.3 (Divide-by-zero) bằng 1, các bit đặc biệt khác liên quan đến các phép toán (Zero, Negative, ) đều được giữ nguyên không thay đổi và các toán hạng ở đầu vào cũng không đổi

Trong các trường hợp còn lại, các bit đặc biệt nói trên sẽ có giá trị phản ảnh trạng thái của kết quả theo tính năng của chúng

Các lệnh nhân (Multiply) hay chia (Divide) hai số nguyên 32 bit được định địa chỉ ở các đầu vào IN1 và IN2, kết quả lưu vào số nguyên 32 bit được định địa chỉ bởi đầu ra OUT Trong phép chia, số dư bị bỏ qua

Bit báo tràn sẽ thành 1 nếu kết quả lớn hơn một số nguyên 32 bit Những lệnh này không có trong các CPU 212, 214

[IN1] * [IN2] = [OUT]

[IN1] / [IN2] = [OUT]

Những lỗi có thể được gây nên bởi lệnh này (ENO = 0):

+ Bit đặc biệt SM4.3 = 1: lỗi Run - Time

+ Lỗi 0006: địa chỉ gián tiếp

+ Bit đặc biệt SM1.1 = 1: lỗi tràn (Overflow)

+ Bit đặc biệt SM1.3 = 1: lỗi chia cho 0 (Divide-by-zero)

Những bit nhớ đặc biệt có nội dung bị ảnh hưởng bởi lệnh này:

+ SM1.0 (Zero): bằng 1 nếu kết quả bằng 0

+ SM1.1 (Overflow): bằng 1 nếu kết quả bị tràn

+ SM1.2 (Negative): bằng 1 nếu kết quả là số âm

+ SM1.3 (Divide-by-zero): bằng 1 nếu số chia bằng 0

Trong trường hợp bit SM1.1 (Overflow) bằng 1, kết quả sẽ không được ghi và các bit đặc biệt khác liên quan đến các phép toán (Zero, Negative, ) đều được xóa về

0

Trong trường hợp bit SM1.3 (Divide-by-zero) bằng 1, các bit đặc biệt khác liên quan đến các phép toán (Zero, Negative, ) đều được giữ nguyên không thay đổi và các toán hạng ở đầu vào cũng không đổi Các lệnh Nhân, Chia hai số nguyên (Integer) và ghi kết quả vào số nguyên dài (Double Integer): Các lệnh này nhân

(Multiply) hay chia (Divide) hai số nguyên 16 bit được định địa chỉ ở các đầu vào IN1 và IN2, kết quả lưu vào số nguyên 32 bit được định địa chỉ bởi đầu ra OUT Trong phép chia, kết quả bao gồm số dư ở 16 bit cao và thương số ở 16 bit thấp

[IN1] * [IN2] = [OUT]

[IN1] / [IN2] = [OUT]

Trong STL, lệnh MUL chỉ sử dụng 16 bit thấp của từ kép [OUT] làm số nhân Tương tự lệnh DIV cũng chỉ sử dụng 16 bit thấp của từ kép [OUT] làm số bị chia

Những lỗi có thể được gây nên bởi lệnh này (ENO = 0):

+ Bit đặc biệt SM4.3 = 1: lỗi Run - Time

+ Lỗi 0006: địa chỉ gián tiếp

+ Bit đặc biệt SM1.1 = 1: lỗi tràn (Overflow)

+ Bit đặc biệt SM1.3 = 1: lỗi chia cho 0 (Divide-by-zero)

Những bit nhớ đặc biệt có nội dung bị ảnh hưởng bởi lệnh này:

+ SM1.0 (Zero): bằng 1 nếu kết quả bằng 0

+ SM1.1 (Overflow): bằng 1 nếu kết quả bị tràn

+ SM1.2 (Negative): bằng 1 nếu kết quả là số âm

+ SM1.3 (Divide-by-zero): bằng 1 nếu số chia bằng 0

Trong trường hợp bit SM1.3 (Divide-by-zero) bằng 1, các bit đặc biệt khác liên quan đến các phép toán (Zero, Negative, ) đều được giữ nguyên không thay đổi và các toán hạng ở đầu vào cũng không đổi

3 Giới thiệu cơ bản về động cơ bước:

3.1.Giới Thiệu

Hình 3: hình dạng một số loại động cơ bước

Step motor là loại động cơ duy nhất quay theo góc bứớc một cách chính xác Kích thứớc góc bứớc trong khoảng 0.9 đến 900 Hình 3 minh họa loại động cơ bứớc đơn giản, cấu tạo bên trong gồm một rotor và stator Trong hình rotor là một nam

châm vĩnh cửu, và stator là các cuộn dây kích từ khi cuộn dây được kích sẽ sinh ra từ trường làm rotor di chuyển thẳng hàng với nó Nếu các cuộn dây được kích lần lượt theo vòng sẽ làm rotor quay theo vòng tròn

Step motor thật sự hữu ích trong vài ứng dụng điều khiển, bởi vì khi điều khiển ta biết chính xác vị trí của trục động cơ mà không cần đến sensor giám sát, bằng cách đếm số bước đã thực hiện

Kích thước mỗi bước được xác định bởi số cực của rotor và stator, mặc khác step motor không tích lũy sai số khi số bước tăng lên Hầu hết các động cơ bước được điều khiển theo chế độ vòng hở

Tuy nhiên step motor có vận tốc chậm nên it khi sử dụng bộ giảm tỷ số truyền đơn vị đặc trưng truyền động là 500 xung/ giây tương đương 150 r.p.m Ta cũng có thể điều khiển động cơ đạt 1rpm hoặc thấp hơn một cách chính xác

Step motor có 3 loại cơ bản là: nam châm vĩnh cửu, biến từ trở, hỗn hợp Về cơ bản chúng giống nhau chỉ khác nhau ở cấu tạo của rotor

3.2 Phân loại

3.2.1 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu

Động cơ nam châm vĩnh cửu hay còn gọi là động cơ bước kiểu tác dụng sử dụng nam châm vĩnh cửu làm Roto

Hình 4.1 Cấu tạo động cơ bước nam châm vĩnh cửu

Hoạt động của loại động cơ này như sau: giả thuyết rằng rotor đang nằm ở vị trí

nam của Rotor bị hút về phía nó Sau đó, ngắt điện cuộn 1 và tiếp tục cung cấp điện vào cuộn Stator 2, do lực hút giữa từ trường của nam châm và từ trường của cuộn dây Stator, Rotor lại thẳng hàng với cuộn Stator 2 Như vậy, Rotor sẽ quay 900 mỗi bước cho mỗi lần kích liên tiếp theo trình tự của các cực Stator Ta có thể đảo chiều động cơ nếu thay đổi trình tự kích các cực Stator

Một đặc tính của loại động cơ này là Rotor luôn có khuynh hướng thẳng hàng với Stator ngay cả khi không cấp điện cho Stator Ta có thể cảm nhận được lực kéo của từ trường khi xoay nhẹ Rotor bằng tay, nó gọi là lực hãm Một ưu điểm của động cơ bước

là nó có thể sử dụng trong điều khiển vòng hở mà vẫn biết vị trí chính xác của trục động cơ bằng cách đếm số bước

3.2.2 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu hai pha lưỡng cực

Hình 4.2 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu hai pha lưỡng cực

Động cơ bước 2 pha lưỡng cực có 2 cuộn dây nhưng có 4 cực từ

Động cơ bước nam châm vĩnh cửu 2 pha lưỡng cực được sử dụng trong thực tế

có sơ đồ như Hình 4.2 Trong hình 4.2, cuộn dây 1 gồm 2 cực 1a và 1b nằm đối diện nhau để khi cấp điện qua cuộn 1 với cực tính +1a -1b, cực 1a và 1b lần lượt đóng vai trò là từ trường bắc và từ trường nam, tạo lực hút và đẩy rotor sắp thằng hàng (vị trí 1) Cách đơn giản nhất để điều khiển động cơ loại này là cấp điện vào lần lượt hoặc cuộn

1 hoặc cuộn 2 của stator Nếu muốn động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ (CCW) từ

vị trí 1, tiếp tục cấp điện cho cuộn 2 với cực tính +2a -2b, lúc này lực từ trường sẽ tạo lực hút rotor quay đến vị trí 2 Kế tiếp, ta tiếp tục cấp điện vào cuộn 1 nhưng lần này đảo cực tính của 2 cực 1a và 1b: -1a +1b, từ trường làm rotor quay đến vị trí 3 Thuật

ngữ lưỡng cực được sử dụng vì có sự đảo cực tính 2 cực của mỗi cuộn (dòng điện lần lượt chảy theo 2 chiều trên mỗi cuộn) Chuỗi điện áp cung cấp để quay động cơ được minh hoạ như bảng sau:

Cấp điện Vị trí 1a+ 1b- 1 2a+ 2b- 2 1a- 2b+ 3 2a- 2b+ 4

Nếu đọc bảng trên theo trình tự từ trên xuống, chuỗi điện áp lần lượt cung cấp vào các cuộn dây sẽ làm cho động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ (CCW) Ngược lại, nếu đọc từ dưới lên trên, chuỗi điện áp lần lượt cung cấp vào các cuộn dây sẽ làm cho động cơ quay theo chiều kim đồng hồ (CW)

Phương pháp này gọi là phương pháp điều khiển theo kiểu 1 bước (wave dirve) Ngoài ra để điều khiển động cơ 2 pha lưỡng cực, ta có thể kích vào 2 cuộn dây cùng một lúc Trong chế độ này, rotor được hút tới giữa 2 cực kế bên gần nhất Phương pháp này gọi là phương pháp điều khiển theo kiểu bước đủ (full drive) Bảng sau và Hình 4.3 sẽ minh hoạ cho chuỗi điện áp kích theo phương pháp này:

Trong kiểu điều khiển này, 2 cuộn dây được kích cùng lúc Điều này sẽ tạo nhiều momen xoắn hơn kiểu điều khiển một bước Tuy nhiên, dòng cung cấp cho động cơ sẽ tăng gấp 2 lần và việc điều khiển khó khăn hơn so với phương pháp điều khiển một bước

Cả hai phương pháp trình bày ở trên gồm 4 bước điều khiển (quay 4 bước trên 1 vòng) Bằng cách kết hợp 2 phương pháp trên, động cơ quay lần lượt đến các vị trí 1, 1‗, 2, 2‗, 3, 3‗, 4, 4‗, 1, 1‗,2…đây gọi là phương pháp điều khiển theo kiểu nửa bước (hafl step) Khi điều khiển theo phương pháp này, động cơ chạy 8 bước trên một vòng Phương pháp điều khiển theo kiểu nửa bước được ứng dụng nhiều vì nó cho phép động cơ tăng 2 lần số bước

Ví dụ: động cơ bước 1.80/step Như vậy, động cơ quay 1 vòng thì cần chỉ kích

3600 /1.80 = 200 bước ở chế độ điểu khiển đơn bước Khi điều khiển bằng phương pháp half-step (nửa bước), ta cần phải kích 400 bước với góc quay 0.90 Hình 4.4 sẽ minh hoạ cho phương pháp half-step

1a+ 1b- và 2a+ 2b- 1‘ 1a- 1b+ và 2a+ 2b- 2‘ 1a- 1b+ và 2a- 2b+ 3‘ 1a+ 1b- và 2a- 2b+ 4‘

Hình4.4 Phương pháp điều khiển

half-step

Việc giảm góc bước của động cơ được

thực hiện bằng cách tăng số cực của rotor

như Hình 4.3 sau:

Góc bước của động cơ này được tính như sau:

Stator có 4 cực Góc giữa 2 cực gần nhau: 360

trí 1a+ 1b- và 2a- 2b- 1 1a+ 1b- và 2a+ 2b- 1‘ 1a- 1b- và 2a+ 2b- 2 1a- 1b+ và 2a+ 2b- 2‘ 1a- 1b+ và 2a- 2b- 3 1a- 1b+ và 2a- 2b+ 3‘ 1a- 1b- và 2a- 2b+ 4 1a+ 1b- và 2a- 2b+ 4‘

Bốn pha đơn cực là loại động cơ bước được sử dụng phổ biến nhất

Động cơ bước nam châm vĩnh cửu đơn cực có 5 hay 6 đầu dây thường dùng sơ

đồ như Hình 4.3 có kết nối giữa cho mỗi dây Khi sử dụng các kết nối giữa của cuộn dây thường được cấp vào nguồn dương và hai đầu của mỗi cuộn dây được nối xuống đất, tuỳ thuộc vào đầu vào nối đất ta sẽ xác định chiều quay rotor Gọi là động cơ 4 pha vì động cơ có 4 cuộn dây được cung cấp điện một cách độc lập và thuật ngữ đơn cực được sử dụng vì dòng điện luôn chạy qua cuộn Stator theo chiều nhất định

Hình 4.4 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu bốn pha đơn cực

Cách đơn giản để điều khiển động cơ bước 4 pha đơn cực là cung cấp điện cho một pha tại một thời điểm theo trình tự nhất định (phương pháp wave drive)

Bảng điều khiển sau sẽ minh hoạ cho quá trình điều khiển kiểu một bước: