Điều khiển động cơ bước

1 - Chiều quay của động cơ tùy thuộc vào thứ tự cấp xung cho các dây pha.. Nếu cấp xung theo thứ tự từ step1 đến step 8 thì động cơ bước quay theo chiều kim đồng hồ CW ClockWise.. Ngược

Bài 12

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC

12.1 MỤC ĐÍCH

- Giúp học viên hiểu được cơ chế vận hành của động cơ bước

- Giúp học viên sử dụng các lệnh cơ bản của PLC để điều khiển động cơ bước

12.2 KIẾN THỨC CĂN BẢN

- Trong buổi 12, học viên cần nắm vững kiến thức căn bản về nguyên lý hoạt động của động cơ bước và cách lập trình động cơ bước sử dụng PLC

12.3 NỘI DUNG

12.2.1 Động cơ bước

- Động cơ bước được ứng dụng rất nhiều trong thực tế Chúng được sử dụng nhiều trong: máy in, máy photocopy, máy CNC, máy khoan,…

- Có 2 loại động cơ bước: động cơ bước đơn cực (unipolar) và động cơ bước lưỡng cực (bipolar) Tuy nhiên người ta cũng thường phân biệt động cơ bước dựa vào số pha Ví dụ như động cơ bước 2 pha, động cơ bước 4 pha,…

- Hình dáng bên ngoài của động cơ bước được thể hiện trong Hình 12 1

- Động cơ bước được điều khiển dưới dạng xung Các xung sẽ được cung cấp trực tiêp cho các dây pha Do đó động cơ bước có nhiệm vụ nhận các xung điện theo một trật tự nhất định và tạo thành chuyển động cơ học Việc phân loại dây pha và nguồn cung cấp cho động cơ bước dựa vào màu dây Động cơ bước có màu dây như trong Bảng 12 1 là loại động cơ bước 4 pha

Màu dây Ý nghĩa

Đen Dây cấp nguồn Trắng Dây cấp nguồn Xanh dương Dây pha 1

Đỏ Dây pha 2 Cam Dây pha 3 Vàng Dây pha 4

Bảng 12 1

- Chiều quay của động cơ tùy thuộc vào thứ tự cấp xung cho các dây pha Bảng 12

2 mô tả thứ tự cấp xung cho động cơ bước 4 pha (Pha A, B, C, D) Nếu cấp xung theo thứ tự từ step1 đến step 8 thì động cơ bước quay theo chiều kim đồng hồ CW

(ClockWise) Ngược lại nếu cấp xung cho động cơ bước theo thứ tự từ step 8 đến

step 1 thì động cơ sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ CCW (CounterClockWise)

A B C D

Step 1 1 0 0 0 Step 2 0 1 0 0 Step 3 0 0 1 0 Step 4 0 0 0 1 Step 5 1 0 0 0 Step 6 0 1 0 0 Step 7 0 0 1 0 Step 8 0 0 0 1

Bảng 12 2

- Đối với điều khiển động cơ bước kích từng pha, vị trí bước của động cơ thường là:

00, 1.80, 3.60,…, 358.20 Khi động cơ quay trọn 1 vòng tương ứng với 200 bước

- Việc cấp xung cho động cơ bước theo thứ tự 1 pha sẽ làm cho góc quay của động

cơ lớn Do đó động cơ sẽ bị rung Để cải thiện vấn đề này, người ta thường cấp 2 xung đồng thời cho 2 pha Giải thuật điều khiển này được gọi là điều khiển vi bước Nếu động cơ bước quay 1 bước là 1.80, khi điều khiển vi bước (cấp 2 xung đồng

CCW CW

A B C D

Step 1 1 0 0 0 Step 2 1 1 0 0 Step 3 0 1 0 0 Step 4 0 1 1 0 Step 5 0 0 1 0 Step 6 0 0 1 1 Step 7 0 0 0 1 Step 8 1 0 0 1

Bảng 12 3

- Sau đây là hai chương trình ứng dụng PLC để điều khiển động cơ bước Một chương trình điều khiển động cơ bước quay theo chiều kim đồng hồ Và chương trình còn lại điều khiển động cơ bước quay ngược chiều kim đồng hồ

12.2.2 Điều khiển động cơ bước quay theo chiều kim đồng hồ

Giả sử chúng ta cần điều khiển động cơ bước 4 pha Các ký hiệu ngõ vào ra được

thể hiện trong Bảng 12 4

Số hiệu trên PLC Ý nghĩa Ghi chú

I0.0 Start Ngõ vào I0.1 Stop Ngõ vào Q0.0 Pha 1 Ngõ ra Q0.1 Pha 2 Ngõ ra Q0.2 Pha 3 Ngõ ra Q0.3 Pha 4 Ngõ ra

Bảng 12 4

- Khởi động STEP 7 MicroWin

- Học viên soạn thảo chương trình như Hình 12 2

- Lưu chương trình lại với tên D:\Step_ Motor_CW.mwp

- Download chương trình D:\Step_Motor_CW.mwp xuống PLC

- Thực thi chương trình, học viên xem kết quả và nhận xét

- Trong chương trình D:\Step_Motor_CW.mwp, T41 được dùng làm điều kiện lặp lại cho quá trình quay theo chiều kim đồng hồ Học viên hãy sửa đổi chương trình lại, không dùng T41 nhưng vẫn có thể cho quá trình quay lặp lại

CCW CW

Hình 12 2 Chương trình điều khiển động cơ bước quay theo chiều kim đồng hồ

12.4 BÀI TẬP

12.4.1 Điều khiển động cơ bước quay theo chiều ngược kim đồng hồ

Dựa vào chương trình D:\Step_Motor_CW.mwp, học viên soạn thảo chương trình

điều khiển động cơ bước quay ngược chiều kim đồng hồ

12.4.2 Viết chương trình điều khiển động cơ bước với số bước được nhập từ ngõ

12.4.4 Viết chương trình điều khiển động cơ bước (Half step) theo cơ chế nửa bước Hãy nhận xét kết quả quan sát được so với việc điều khiển động cơ đủ bước

(Full step)

12.5 TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Manual document for Step7 MicroWin 3.2, Siemens energy & automation Inc [2] Nguyễn Hoàng Dũng, Bài giảng PLC, Đại Học Cần Thơ, 2008

[3] Trường Đình Châu, Bài giảng SCADA, Đại Học Bách Khoa TPHCM, 2006 [4] Phạm Văn Tấn, Giáo trình PLC, Đại Học Cần Thơ, 2008