Giáo trình Truyền động điện (Phần 2)

Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
85
CHƯƠNG 4: ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRUYỀN ĐỘNG 
ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Bài 1: Khỏi niệm về ổn định tốc độ, độ chớnh xỏc và duy trỡ tốc độ. 
ồn định hoá tốc độ trong truyền động điện có ý nghĩa rất lớn trong 
việc cải thiện chỉ tiêu tốc độ của truyền động điện. Biện pháp chủ yếu để 
ổn định tốc độ làm việc là tăng độ cứng của đặc tính cơ bằng điều khiển 
theo mạch kín. 
Các đặc tính cơ của hệ hở có giá trị: β = (KΦ)2/R không đổi trong 
toàn dải điều chỉnh. tốc độ thấp nhất ứng với đặc tính thấp nhất có sức 
điện động Ebo, nếu cho một momen tảI MC = Mđm thì tốc độ làm việc sẽ là 
ω = ω’min và sai số tĩnh thường lớn hơn giá trị cho phép 
min0.
dmMS (4 - 1) 
để sai số tĩnh có thể đạt được S = SCP cần tìm biện pháp tăng tốc 
độ đến ω = ωmin. điểm làm việc [ ωmin, Mđm] đã nằm trên đặc tính khác 
của hệ có ω0 = ω01 và Eb1 = KΦđmω01 > Ebo. Nối điểm (ω0min, 0) với điểm 
(ωmin, Mđm) và kéo dài ra ta được đặc tính mong muốn có độ cứng βm và 
ω’min 
ωmin 
ω0min 
ω01 
Ebo 
ω 
Eb1 
Eb2 
βm 
Mđm 
M, I 
Hình 4.1: Đặc tính cơ của hệ biến đổi 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
86
m
M

 min0 (4 - 2) 
Giá trị của βm được xác định bởi biểu thức 4ư-2 các giao điểm của đặc 
tính cơ 1 mong muốn với những đặc tính cơ của hệ hở cho biết các giá trị 
cần thiết của Eb khi thay đổi momen tải 
Bài 2: Hệ truyền động cơ vũng kớn: Hồi tiếp õm điện ỏp, hồi tiếp õm 
tốc độ 
2.1. Điều chỉnh Eb theo điện áp phần ứng. 
Có thể bù được lượng sụt tốc độ do sụt áp trên điện trở trong của bộ 
biến đổi bằng mạch phản hồi âm điện áp phần ứng động cơ. Dựa vào 
phương trình đặc tính tải của bộ biến đổi ta có 
Eb = U + RbI vì Rb = R – Rư nên 
 UE
K
I b
tn
dm


11
1
2
 (4 - 3) 
Trong đó : 
u
dm
tn R
K
2 
 (4 - 4) 
Từ đó ta có biểu thức tính sđđ Eb theo điện áp phần ứng Eb = E

bo ư- 
KaU 
Với b
EE bob
1
1'
, b
b
K b
1
'
tnm
b

1111
Luật điều chỉnh này được thực hiện bằng sơ đồ phản hồi âm điện áp 
phần ứng như trên hình 
Bđ 
r1 
V0 
U’đ Uđk 
Un 
đ 
r2 
I 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
87
Nếu bỏ qua dòng điện trong các điện trở r1, r2 và đặt 1
2
1 r
r
r
Ka thì ta 
có quan hệ sau đây 
 Eb = Kb(Uđ ư- KaU) 
M
K
R
KK
KK
R
KKK
UK
dm
b
ab
ab
dmab
db
2
1
1 

 (4 - 5) 
Nếu mạch có Kb.Ka >> 1thì (4 ư- 52) có dạng 
M
K
R
KK
U
dm
u
dma
d
2
 (4 - 6) 
tn
ad
M
KU

 0 
Khi thay đổi hệ số phản hồi điện áp (bằng con trượt trên chiết áp ) 
thì cả tốc độ không tảI lý tưởng lẫn độ cứng đặc tính cơ đều thay đổi theo. 
Trường hợp hệ thống có hệ số khuếch đại lớn thì độ cứng có thể đạt giá 
trị tốc độ tối đa bằng độ cứng đặc tính cơ tự nhiên. 
2.2.Điều chỉnh Eb theo tốc độ động cơ 
Ta có Eb = Ebo ư- Ktω (4 - 7) 
Trong đó: 
ω 
ω0 
0 
βm = βtn 
βm 
I, M 
Hình 4.2: Phản hồi âm điện áp động cơ 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
88
EE mbo 

 , dm
m
t KK 


 1 
Từ (4.3 ) có thể tính được hệ số khuếch đại yêu cầu của hệ thống sao 
cho đặc tính cơ thấp nhất trong dải điều chỉnh đạt độ cứng mong muốn. 
Khi Kb.Kt ∞ thì đặc tính cơ là tuyệt đối cứng, tức là hệ không có sai số 
tĩnh, tuy nhiên khi này tính chất ổn định động của hệ bị xấu đi rõ rệt. 
Trong trường hợp không dùng máy phát tốc thì có thể dùng mạch như 
trên hình để lấy tín hiệu tốc độ của động cơ 
Bđ 
U’đ Uđk 
Uω 
đ 
FT 
ω
0 
Kt .Kb = ∞ 
K
t
I, M 
Hình 4.3: Phản hồi âm tốc độ động cơ 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
89
 EIRU
rr
r
UUU uDr 
21
2
2 (4 - 8) 
ud RR
EU
I
Trong trường hợp cần điện trở r1, r2, Rd, Ru, là một cầu cân bằng tức là 
21
2
rr
r
RR
R
udt
u
 (4 - 9) 
Thì tín hiệu điện áp uω không phụ thuộc vào điện áp U và dòng điện I mà 
tỉ lệ với sđđ của động cơ 
 t
du
d KE
RR
R
u 
 (4 - 10) 
U 
e 
r1 
r2 
rd 
Rư 
Uω 
Uđ 
Hình 4.3: Mạch nguyên lý câù đo tốc độ 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
90
Mạch lấy tín hiệu tốc độ kiểu kiểu này đơn giản và rẻ hơn dùng máy phát 
tốc, song có các nhược điểm là gây tổn thất phụ trong mạch phần ứng do 
có Rd, không cách ly được về điện giữa mạch lực và mạch điều khiển, 
nếu bộ biến đổi là chỉnh lưu bán dẫn thì tín hiệu điện áp phản hồi có 
dạng đập mạch đơn. 
Bài 3: Hạn chế dòng điện một chiều trong truyền động điện một 
chiều. 
Vấn đề hạn chế dòng điện chỉ được đặt ra với các hệ truyền động kiểu 
vòng kín vì khi thiết kế, tính toán các hệ này có dùng các mạch phản hồi 
để giả độsai số tốc độ, tức là tăng độ cứng đặc tính cơ , đồng thời làm 
tăng giá trị dòng điện ngắn mạch và momen ngắn mạch. Kết quả là gây 
nguy hiểm cho động cơ khi bị quá tảI lớn và gây hỏng hóc các bộ phận 
truyền lực bởi gia tốc quá lớn khi khởi động và hãm. Để giảI quyết mâu 
thuẫn giữa yêu cầu về ổn định tốc độ làm việc và yêu cầu về hạn chế 
dòng điện, thường dùng phương pháp phân vùng tác dụng. Trong vùng 
biến thiên cho phép của momen và dòng điện phần ứng, đặc tính cơ cần 
có độ cứng cao để đảm bảo sai số tốc độ là nhỏ. Khi dòng điện và 
momen vựơt quá phạm vi này thì phảI giảm mạnh độ cứng đặc tính cơ 
để hạn chế dòng điện mặt khác trong quá trình khởi động , hãm, điều 
chỉnh tốc độ động cơ thường có yêu cầu giữ gia tốc không đổi để hệ đạt 
được tối ưu thời gian về quá trình quá độ. Để đạt được điều này trong các 
hệ truyền động có momen tảI không đổi thì đặc tính cơ phảI có đoạn độ 
cứng bằng không. 
1.Hạn chế dòng điện bằng các mạch ngắn dòng. 
Biện pháp phân vùng bằng các mạch ngắn dòng thường dùng cho các 
truyền động điện hay bị quá tảI ngẫu nhiên trong thời gian ngắn. Khi bị 
quá tải hệ vẫn làm việc tiếp nhưng tốc độ phảI giảm để tránh va đập 
trong các cơ cấu truyền lực, tốc độ giảm nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức 
độ quá tảI lớn hay nhỏ. Để có thể phát hiện ra điểm chuyển vùng và để 
giảm độ cứng đặc tính đến mức cần thiết, thường dùng mạch phản hồi 
âm dòng điện có ngắt, sơ đồ hình 4 - 39 là vd. 
Trong vùng tảI cho phép I<Ing thì điện áp trên điện trở Rd.I còn nhỏ hơn 
ngưỡng thông của van ổn áp V0 tín hiệu phản hồi –ui = 0, hệ làm việc với 
các phản hồi tăng độ cứng, tức là uđk = u
’
đk ứng với đoạn đặc tính cơ AB 
có độ cứng cao. 
Bđ 
Rd 
Uđ U’đk Uđk 
ui 
đ 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
91
Khi dòng điện phần ứng tăng lên quá dòng điện ngắt I > Ing, điện áp 
trên Rd.I làm thông van ổn áp V0, xuất hiện tín hiệu phản hồi dòng 
điện so sánh với tín hiệu điều khiển 
Đặc tính (4 ư- 5) là đường nét đứt A’ ,B, C có tốc độ không tải ω0ng rất 
cao, độ cứng rất nhỏ và momen ngắn mạch là Md, thực tế miền xác định 
(miền làm viêc) của đặc tính này chỉ là đoạn BC, còn đoạn A’B không tồn 
tại do lúc đó I < Ing. Do các thành phần phản hồi để tăng độ cứng vẫn tồn 
tại ngay cả khi I > Ing nên đoạn BC không thể đạt được độ cứng tuỳ ý, 
nhất là không thể đạt được giá trị βng = 0. Biểu thức tính độ cứng βng như 
trên chỉ là gần đúng, muốn có biểu thức chính xác thì cần phảI biết rõ 
ngoài uđ , trong u
’
đk còn có các phản hồi gì, hệ số phản hồi là bao nhiêu . 
2. Tự động điều chỉnh dòng điện 
Trong các hệ truyền động điện hiện đại, các mạch vòng điều chỉnh được 
nối theo cấp, độc lập tương đối với nhau, việc phân vùng tác dụng giữa 
ổn định tốc độ và hạn chế dòng điện được thực hiện bằng dạng phi tuyến 
của đặc tính điều chỉnh 
O 
A 
ω0 
A’ 
βm 
β βng 
ωong 
C 
Id 
M.I 
Bđ đ 
Uω 
δω 
Rω 
Kω 
Uiđ 
Ui 
δi 
KI 
Uđk 
Kt 
RI 
Hình 4.5: Phản hồi âm dòng có ngắt 
Hình 4.6: Điều chỉnh dòng điện trong các hệ nhiều vòng 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
92
Sơ đồ đơn giản nhất gồm hai vòng điều chỉnh: Vòng điều chỉnh 
dòng điện ở trong có bộ điều chỉnh dòng điện RI, vòng điều chỉnh tốc độ 
có bộ điều chỉnh tốc độ Rω bộ điều chỉnh này có đặc tính khuếch đại có 
vùng bão hoà ()h 4 - 30b . Điện áp đầu ra của Rω là điện áp đặt tại dòng 
phần ứng uiđ giá trị bão hoà uiđmax chính là giá trị đạt cực đại của dòng 
điện phần ứng. Bộ điều chỉnh dòng điện RI trong mạch vòng có nhiệm 
vụ duy trì dòng điện phần ứng luôn bằng giá trị đặt (uiđ ), bất kể hệ thống 
đang làm việc ổn định hay trong quá trình quá độ. RI thường có cấu trúc 
là một khâu tỉ lệ – tích phân PI. Như vậy mạch vòng dòng điện đã biến bộ 
biến đổi BĐ thành một nguồn dòng điện được điều khiển bởi tín hiệu uiđ . 
Vì dòng điện là đại lượng biến thiên nhanh nên sai lệch δi luôn nhỏ, bộ 
điều chỉnh RI luôn làm việc ở vùng tuyến tính của đặc tính điều chỉnh 
Khi bắt đầu quá trình thay đổi tốc độ, giả sử xét khi khởi động động cơ. 
Do có sự thay đổi đột ngột của uωđ trong khi uω chưa thay đổi kịp do quán 
tính cơ học của hệ , nên sai lệch đầu vào δω = Uωđ ư- Uω có giá trị lớn. 
Điểm làm việc của Rω sẽ là uiđ = uiđmax = const, mạch vòng tốc độ bị “ngắt” 
ra khỏi sơ đồ. Do hoạt động của mạch vòng dòng điện mà dòng điện 
phần ứng được duy trì ở giá trị I = đmax tương ứng tín hiệu vào của mạch 
vòng là uiđmax , điểm bắt đầu khởi động là điểm A trên hình 4ư- 30 c, động 
cơ bắt đầu tăng tốc với gia tốc. 
J
MIK
dt
d Cddm max

Mặc dù sau đó tốc độ động cơ tăng dần lên nhưng dòng điện phần ứng 
vẫn được duy trì ở giá trị I = Iđmax chừng nào mà bộ điều chỉnh tốc đô Rω 
chưa ra khỏi vùng bão hoà, tức là chưa được “ nối “ lại vào sơ đồ. Đoạn 
đặc tính cơ khi khởi động là BC, có độ cứng bằng không và dòng không 
đổi. Tại điểm B tốc độ động cơ ω = ωB sao cho δω = δωB điểm làm việc của 
Rω bắt đầu ra khỏi vùng bão hoà và lọt vào vùng tuyến tính của đặc tính, 
mạch vòng tốc độ bắt đầu phát huy tác dụng điều chỉnh cùng với mạch 
vòng dòng điện tạo đoạn đặc tính BC có độ cứng βm thoả mãn đạt độ 
chính xác cao. 
Quá trình quá độ khi hãm, điều chỉnh tốc độ và khi quá tảI lớn cũng xảy 
ra tương tự như trên và được mô tả giống hệt như các đồ thị trên 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
93
CHƯƠNG 5: ĐẶC TÍNH ĐỘNG CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 
Bài 1: Quỏ trỡnh quỏ độ của truyền động điện 
Quá trình quá độ của truyền động điện là quá trình làm việc khi hệ 
thống chuyển từ một trạng thái xác lập này sang một trạng tháI xác lập 
khác, khi đó tốc độ momen và dòng điện của động cơ đều biến đổi. Để 
phân tích sự làm việc của truyền động điện, ta phải xác định quan hệ 
giữa các đại lượng kể trên với thời gian, vì dựa vào các quan hệ này , ta 
có thể: xác định được thời gian và tính chất diễn biến của quá trình quá 
độ ứng với chế độ công nghệ của máy:; đánh giá được trị số cho phép 
của momen, gia tốc, dòng điện, phát sinh trong trạng tháI động, (những 
trị số này xác định mức độ quá tải về cơ và về điện của truyền động điện 
); tiến hành chọn công suất động cơ và khí cụ điều khiển một cách đúng 
đắn 
Không có một hệ thống truyền động điện nào làm việc mà lại 
không có quá trình quá độ. Ngay cả trong các truyền động đơn giản nhất 
như quạt gió, bơm nước, băng tải, thì ít nhất cũng đòi hỏi phải khởi động 
động động cơ. Khi đó, tuy điện áp được đặt vào dây quấn động cơ một 
cách đột ngột, nhưng tốc độ, momen và dòng điện của động cơ biến đổi 
từ từ theo thời gian. Đó là các dấu hiệu của quá trình quá độ khởi động. 
Nhiều hệ thống truyền động có quá trình quá độ hãm điện. Các quá trình 
này có thể xảy ra do thay đổi cực tính của điện áp phần ứnđộg của động 
cơ điện một chiều hoặc thay đổi thứ tự pha điện áp stato của động cơ 
điện không đồng bộ (khi hãm ngược ) cũng như do giảm nhỏ điện áp 
phần ứng hoặc tần số dòng điện Stato 
Quá trình quá độ cũng phát sinh khi điều chỉnh tốc độ, nghĩa là khi 
động cơ chuyển từ tốc độ này sang tốc độ khác (chẳng hạn bằng cách 
thay đổi điện áp phần ứng hoặc giảm nhỏ từ thông của động cơ kích từ 
độc lập.) 
ở một số cơ cấu như hệ thanh truyền, trong quá trình làm việc phụ 
tải trên trục động cơ biến đổi kiểu xung đập mạch. Các cơ cấu này không 
có trạng thái làm việc xác lập mà chỉ có các quá trình quá độ chu kỳ 
Các quá trình quá độ khởi động và hãm có thể lại là các trạng thái 
làm việc chủ yếu của hệ thống, chứ không phải là hiện tượng ít xẩy ra, ví 
dụ ở các truyền động điện của máy cán đảo chiều, băng lăn, cơ cấu 
quay bàn máy xúc và cơ cấu quay của cần trục hình cổng. Các quá trình 
này cũng như các quá trình tăng tốc và giảm tốc xảy ra một cách thường 
xuyên. Tuy nhiên quá trình quá độ cũng có thể xẩy ra bất thường khi có 
những biến đổi ngẫu nhiên của phụ tảI động cơ, của điện áp hoặc tần số 
lưới điện cung cấp. 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
94
Như vậy, nguyên nhân bên ngoài, mà người ta thường gọi là tác 
động nhiễu loạn, gây ra quá trình quá độ trong truyền động điện có thể 
rất đa dạng, ví dụ như sự biến đổi của điện áp cung cấp, của tần số, của 
phụ tải trên trục động cơ . Tác động nhiễu loạn chỉ là những biến động 
bên ngoài, kích thích truyền động điện chuyển sang trạng thái quá độ. 
Phản ứng của truyền động đối với tác động nhiễu loạn hình thành nên 
bản chất của quá trình quá độ. Nguyên nhân bên trong gây ra quá trình 
quá độ là quán tính cơ và quán tính điện từ của truyền động điện. Lượng 
dự trữ động năng trong các khâu cơ và năng lượng điện từ trong các 
mạch điện của hệ thống truyền động điện chỉ có thể xẩy ra từ từ , nên 
ngay cả khi xuất hiện nhiễu loạn nhẩy cấp thì trong truyền động điện vẫn 
có quá trình quá độ. Nếu giả thiết không có quán tính trong truyền động 
điện thì các quá trình quá độ nêu trên cũng không có. Khi đó, các tác 
động nhiễu loạn nhảy cấp sẽ làm cho tốc độ, momen, dòng điện, và các 
đại lượng khác biến đổi một cách tức thời 
Trong những điều kiện nhất định, khi sự thay đổi động năng trong 
các phần tử này của truyền động gây ra sự thay đổi năng lượng điện tử 
của các phần tử khác và ngược lại, thì có thể biến đổi qua lại một cách 
chu kỳ từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác. Trong 
trường hợp này quá trình quá độ có thể mang đặc tính dao động. Quá 
trình đó có thể có ở động cơ điện một chiều kích từ độc lập nếu quán tính 
mạch phần ứng của nó đủ lớn. Khi đó, sự biến đổi của dòng điện làm cho 
tốc độ thay đổi, và do đó làm biến đổi động năng của roto độnng cơ. ở 
động cơ đồng bộ, khi động năng thay đổi, góc sai lệch giữa cực từ stato 
và cực từ roto thay đổi theo, và do đó năng lượng điện từ của trường máy 
điện cũng thay đổi. Trong các ví dụ trên, động năng và năng lượng điện 
từ có liên quan qua lại với nhau và có thể làm cho quá trình quá độ mang 
tính chất dao động. Nếu động cơ điện một chiều kích từ độc lập có bù 
phản ứng phần ứng và có mạch điện cảm phần ứng nhỏ, thì sự biến thiên 
của từ thông kích từ sẽ làm thay đổi tốc độ và động năng roto, còn động 
năng thì không gây ảnh hưởng gì đến năng lượng điện từ của mạch kích 
thích. Khi  ...  Encoder 
Bộ encoder cho phép bộ điều khiển Driver servo nhận biết chính xác tốc 
độ, vị trí và điều khiển hoạt động của động cơ 
Bộ encoder trên đó chính là bô incremental encoder. Bộ incrementai 
encoder bao gồm: một đĩa trong suốt với những đường tròn có các bán 
kính khác nhau. Một cảm biến quang được đặt gần đĩa. Ngõ ra của 
incremental là những dãy xung hoặc chuỗi sang hình sin. 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
154
4. Driver servo 
PWM: tín hiệu xung đưa vào điều khiển động cơ 
DIR: tín hiệu đảo chiều quay động cơ 
BRAKE: Tín hiệu vào để hãm 
Điều khiển động cơ servo thông qua bộ drive được thể hiện qua biểu 
đồ xung sau: 
24V 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
155
Bài 2 . Sơ đồ kết nối mạch động lực điều khiển động cơ servo 
1. Phương pháp điều khiển 
Phương pháp điều khiển: trong việc điều khiển hệ thống hoạt động, 
việc điều khiển chính xác phảI nhận biết được sự tăng tốc, sự giảm tốc, 
tốc độ và vị trí, đây chính là yêu cầu cho bộ điều khiển động cơ servo, nó 
sẽ đưa ra những lệnh điều khiển hoạt động của động cơ dựa trên sự so 
sánh các mức tín hiệu hiện tại thu được và mức tín hiệu cài đặt.Tín hiệu 
hiện tại thu được thông qua hệ thống phản hồi lấy tín hiệu từ encoder 
tín hiệu điều khiển ngõ vào bộ điều khiển chính là tín hiệu xung. Tín hiệu 
này cho biết vị trí của tảI trong quá trình di chuyển và được ứng dụng để 
đếm số xung trong bộ điều khiển.Số xung thu được từ encode sẽ cho biết 
tốc độ của động cơ và được phản hồi về bộ đếm. Động cơ hoạt động dựa 
trên tốc độ yêu cầu và tốc độ phản hồi về từ bộ encoder. Bộ drive sẽ biết 
được vị trí hoạt động của động cơ và số vòng quay của nó thông qua việc 
đếm số xung thu được. 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
156
2. Sơ đồ khối kết nối mạch điều khiển động cơ Servo 
HMI: Màn hình giám sát và nhập lệnh điều khiển động cơ servo 
PLC: Xuất tín hiệu điều khiển cho bộ drive servo 
PLC sẽ nhận tín hiệu điều khiển từ HMI và tín hiệu phản hồi từ bộ 
encoder. Sau khi thu nhận được PLC sẽ xử lý để xuất tín hiệu điều 
khiển cho bộ drive servo. 
Những tín hiệu bộ PLC xuất cho bộ drive là 
 Tần số: Để cung cấp cho bộ drive điều khiển tốc tộ 
 Tín hiệu đảo chiều quay động cơ: DRI 
 tín hiệu dừng và hãm động cơ 
DRIVE: Bộ drive là bộ trực tiếp điều khiển động cơ servo. Sau khi 
nhận tín hiệu từ bộ PLC , drive sẽ điều khiển động cơ hoạt động, điều 
khiển tốc độ động cơ và chiều quay của động cơ. 
3. Mô hình điều khiển động cơ Servo 
3.1.Tính năng của mô hình 
- Mô hình là một bài toán tổng hợp. Sử dụng mô hình cho phép sinh 
viên hiểu lập trình PLC để điều khiển động cơ Servo 
- Mô hình được xây dựng trên nguyên lý điều khiển vị trí 
- Trên mô hình có các cảm biến tiệm cận có tác dụng giới hạn các 
hành trình cho các trục. Vì vậy khi lập trình điều khiển các điều kiện 
logic giới hạn phảI được ưu tiên trước tiên. 
- Bộ driver điều khiển mặc định cho phép mỗi xung nhận được sẽ 
cho động cơ dịch chuyển theo chiều dài một đoạn là .1mm 
3.2.Nguyên lý hoạt động của mô hình 
PLC DRIVE 
HMI 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
157
- Ngay sau khi khởi động hệ thống tự động trở về vị trí gốc 
- Tại vị trí gốc: hệ thống sẽ chờ tác động của người điều khiển để 
thực hiện bước tiếp theo. 
- Khi ấn start hệ thống sẽ hoạt động hết chu trình sau đó chở về vị trí 
gốc để chờ tác động tiếp theo của người điều khiển. 
- Trong quá trình điều khiển ta có thể dịch chuyển các trục bằng tay, 
sau đó tiếp tục cho phép hoạt động ở chế độ tự động thì hệ thống 
sẽ tự làm tiếp việc đang thực hiện trước đó. 
3.3.Chương trình điều khiển mô hình 
- Thiết bị điều khiển mô hình là PLC S7 - 200 của siemens, kết hợp 
với màn hình cảm ứng. 
- Nhiệm vụ của PLC là xác định toạ độ các điểm lấy và thả vật, từ đó 
tính toán toạ độ dịch chuyển cần thiết từ vị trí hiện tại đến vị trí tiếp 
theo. 
- Điều khiển quá trình lấy và thả vật tại những vị trí tương ứng. 
- Thu nhận các tín hiệu từ màn hình cảm ứng để thực hiện theo yêu 
cầu của đề bài. 
3.4.Màn hình cảm ứng 
- Nút nhấn Home: Đưa các trục của mô hình về điểm gốc ban đầu 
của hệ thống. Khi nút ấn này được tác động hệ thống sẽ tự chạy về 
vị trí gốc cho dù đang thực hiện bất kỳ nhiệm vụ nào. 
- Nút ấn Pause: Dừng các hoạt động của hệ thống khi đang ở chế độ 
hoạt động tự động. Khi nút này được tác động, hệ thống dừng hoạt 
động và cho phép điều khiển các trục toạ độ bằng tay. ấn nút 
Pause sẽ đổi trạng tháI sau mỗi lần được tác động. 
- Nút ấn Start: Sau khi hệ thống về vị trí gốc, ấn nút start để cho 
phép chạy theo các toạ độ đã được lập trình. Khi đó hệ thống sẽ tự 
động dịch chuyển và sắp xếp vật theo thứ tự. 
- Nút ấn setting: Cho phép người sử dụng đặt tốc độ dịch chuyển của 
các trục từ 0 đến 99mm/s. Tốc độ của các trục có thể thay đổi 
trong suốt thời gian điều khiển hệ thống. 
- ấn nút High speed: Cho hệ thống chạy ở tốc độ cao, giá trị của tốc 
độ này được đặt khi ta nhấn nút setting. 
- ấn nút Low speed: Cho hệ thống chạy ở tốc độ thấp, giá trị của tốc 
độ này được đặt khi ta nhấn nút setting. 
- Bốn nút ấn dịch chuyển tráI, phảI, lên, xuống sử dụng để dịch 
chuyển các trục của mô hình khi đang ở chế độ tạm dừng. Các nút 
dịch chuyển chỉ có tác dụng khi nhấn và giữ phím đó. 
- Nút ấn Shut down: Dừng chế độ hoạt động của màn hình. Cho 
phép ta thoát khỏi chế độ chạy runtime của màn hình để điều chỉnh 
các thông số khác của màn hình 
- Các vùng hiển thị toạ độ: Cho phép hiển thị các giá trị của trục X 
và Y: Toạ độ hiện tại, toạ độ cần dịch chuyển, toạ độ trước khi 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
158
hoạt động. Các giá trị toạ độ hiển thị tại các vùng này có giá trị tính 
theo mm, và là khoảng cách thực sự của xilanh trên mô hình. 
3.5. Cài đặt tốc độ (khi nhấn nút setting) 
+ Các vùng nhập tốc độ: High speed và Low speed cho phép 
người sử dụng nhập tốc độ hoạt động của trục X và Y. Người 
sử dụng nhập giá trị tốc độ tính theo mm/s. Sau đó chương 
trình sẽ tự tính ra giá trị tần số cần thiết đặt lên thiết bị điều 
khiển. 
+ Nút nhấn OK: Xác nhận việc thiết lập các mức tốc độ. Đồng 
thời thoát khỏi màn hình đó. 
+ Nút nhấn cancel: Thoát khỏi màn hình thiềt lập tốc độ và 
không lưu giá trị tốc độ vào chương trình 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
159
CHƯƠNG 10: BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC 
Bài 1. Lý thuyết chung 
1. Cấu tạo động cơ bước 
 Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số ,động cơ bước là cơ cấu chấp 
hành đặc biệt hữu hiệu bởi nó thực hiện trung thành các lệnh dưa ra dưới dạng số 
. Đức ,Nhật,Trung Quốc ,vvlà những nước chế tạo nhiều động cơ bước ,trong 
đó chủ yếu là loại 2 cuộn,4 cuộn và 5 cuộn dây pha . Chúng được ứng dụng trong 
các hệ thống tự động ,điều khiển từ xa và nhiều thiết bị điện tử khác ,nổi bật 
trong các linh vực sau : điều khiển đọc ổ cứng,ổ mềm,máy in trong hệ máy tính ; 
điều khiển robo ,các thiết bị giám sát ,máy gia công cắt gọt.Khác với động cơ 
đồng bộ thông thường mà nó được mở bằng phương pháp mở tần số,rôt của động 
cơ bước có thể được kích thích hoặc không được kích thích . để điều khiển động 
cơ bước người ta cấp điện cho tùng cuộn dây hoặc cặpu cuộn dây theo một trình 
tự nhất định để tạo ra các nam chân điện hút roto về phía nam châm .người ta chế 
tạo động cơ bước có các góc bước trong khoang từ 0,45 đến 15 độ tuỳ theo mục 
đích sử dụng thông dung nhất trên thị trường hiện nay là loại động cơ bước có 
góc bước là 1,8 độ (ứng với 200 bước trong vòng quay 360 độ) . Dưới đây là 
cấu tạo của động cơ bước nam chân vĩnh cửu 4 cuộn dây hình 1 
2. Ba chế độ điều khiển động cơ bước 
2.1 Chế độ điều khiển một pha 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
160
 Chế độ điều khiển môt pha ta lần lượt cấp điện tuần tự cho từng quận dây như 
bảng 1 
1: cấp điện 0: không cấp điện 
Cuộn 
1 
Cuộn 
2 
Cuộn 
3 
Cuộn 
4 
1 0 0 0 
0 1 0 0 
0 0 1 0 
0 0 0 1 
2.2 Chế độ điều khiển hai pha 
Chế độ điều khiển hai pha ta lần lượt cấp điện tuần tụ cho từng cặp quận dây 
như bảng 2 
1: cấp điện 0: không cấp điện 
Cuộn 1 Cuộn 2 Cuộn 3 Cuộn 4 
1 1 0 0 
0 1 1 0 
0 0 1 1 
1 0 0 1 
2.3. Chế độ điều khiển nửa bước 
Chế độ này là chế độ kết hợp của hai chế độ điều khiển một pha và chế độ 
điều khiển hai pha thứ tự cấp điện như bảng 3 
1: cấp điện 0: không cấp điện 
Cuộn 1 Cuộn 2 Cuộn 3 Cuộn 4 
1 0 0 0 
1 1 0 0 
0 1 0 0 
0 1 1 0 
0 0 1 0 
0 0 1 1 
0 0 0 1 
1 0 0 1 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
161
Bài 2: Hướng dẫn thực hành 
1.Điều khiển bằng các nút bấm từ mặt module 
2.1.1.chế độ điều khiển một pha 
Bước 1: 
 Nối A với A 
 Nối B với B 
 Nối C với C 
 Nối D với D 
 Nối Supply với Supply 
 Cấp nguồn 220VAC vào L và N 
Bước 2: 
 Tiến hành cài đặt cho động cơ bước 
Màn hình LCD hiển thị: 
TANPHATAUTOMATION 
STEPMOTOR CONTROLLER 
 Sau đó LCD hiển thị: 
 ấn F2 để chọn chế độ điều khiển 
 LCD hiển thị: 
ấn Enter để chọn chế độ điều khiển một pha 
F1:che do chay 
F2:che do dieu khien 
Mot buoc va 1 pha 
Enter Up/Down Cancel 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
162
 LCD hiển thị: 
 ấn Up để chuyển đến chế độ chạy theo xung 
 LCD hiển thị: 
ấn Enter để chọn chế độ chạy theo xung 
 LCD hiển thị: 
ấn Up để tăng số xung 
 LCD hiển thị: 
ấn Up để tăng số xung, ấn Down để giảm số xung 
ví dụ nhập 50 xung : 
LCD hiển thị: 
Chay theo toc do 
Enter Up Cancel 
Chay theo xung 
Enter Down Cancel 
Nhap xung: 000 
Up Cancel 
Nhap xung: 001 
Enter Up/Down Cancel 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
163
ấn Enter để nhập xung 
LCD hiển thị: 
ấn Up để tăng tốc độ nhập 
LCD hiển thị: 
ấn Up để tăng tốc độ nhập, ấn Down để giảm tốc độ nhập 
ví dụ nhập tốc độ 200 
LCD hiển thị: 
ấn Enter để nhập tốc độ 
LCD hiển thị: 
ấn Enter để chọn chiều quay thuận 
LCD hiển thị: 
Nhap xung: 050 
Enter Up/Down Cancel 
Nhap toc do:0000 
Up Cancel 
Nhap toc do:0010 
Enter Up/Down Cancel 
Nhap toc do:020 0 
Enter Up/Down Cancel 
Chieu quay thuan ? 
Enter Up Cancel 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
164
 ấn Run để chạy động cơ 
 LCD hiển thị: 
ấn Stop để dừng động cơ nếu muốn 
Khi động cơ quay thì dùng máy hiện sóng đo dạng xung điều khiển ở a, b, c, d 
 2.chế độ điều khiển hai pha 
Bước 1: 
 Nối A với A 
 Nối B với B 
 Nối C với C 
 Nối D với D 
 Nối Supply với Supply 
 Cấp nguồn 220VAC vào L và N 
Bước 2: 
 Tiến hành cài đặt cho động cơ bước 
Màn hình LCD hiển thị: 
TANPHATAUTOMATION 
STEPMOTOR CONTROLLER 
 Sau đó LCD hiển thị: 
An run de chay 
Run Cancel 
An stop de dung 
Stop 
F1:che do chay 
F2:che do dieu khien 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
165
 ấn F1 để chọn chế độ chạy 
LCD hiển thị: 
 ấn Up để chuyển sang chế độ chạy chế độ theo xung 
LCD hiển thị: 
ấn Enter để chọn nhập xung 
 LCD hiển thị: 
ấn Up để tăng số xung 
 LCD hiển thị: 
ấn Up để tăng số xung, ấn Down để giảm số xung 
ví dụ nhập 50 xung : 
LCD hiển thị: 
Chay theo toc do 
Enter Up Cancel 
Chay theo xung 
Enter Down Cancel 
Nhap xung: 000 
Up Cancel 
Nhap xung: 001 
Enter Up/Down Cancel 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
166
ấn Enter để nhập xung 
LCD hiển thị: 
ấn Up để tăng tốc độ nhập 
LCD hiển thị: 
ấn Up để tăng tốc độ nhập, ấn Down để giảm tốc độ nhập 
ví dụ nhập tốc độ 200 
LCD hiển thị: 
ấn Enter để nhập tốc độ 
LCD hiển thị: 
ấn Enter chọn chiều quay thuận 
Nhap xung: 050 
Enter Up/Down Cancel 
Nhap toc do:0000 
Up Cancel 
Nhap toc do:0010 
Enter Up/Down Cancel 
Nhap toc do:0200 
Enter Up/Down Cancel 
Chieu quay thuan ? 
Enter Up Cancel 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
167
 LCD hiển thị: 
ấn Up để chuyển đến chế độ điều khiển hai pha 
 LCD hiển thị: 
ấn Enter để chọn chế độ điều khiển hai pha 
LCD hiển thị: 
 ấn Run để chạy động cơ 
 LCD hiển thị: 
ấn Stop để dừng động cơ nếu muốn dừng động cơ 
Khi động cơ quay thì dùng máy hiện sóng đo dạng xung điều khiển ở a, b, c, d 
So sánh dang xung điều khiển ở trên 
3.chế độ điều khiển nửa bước 
 Bước 1: 
Mot buoc va 1 pha 
Enter Up/Down Cancel 
Mot buoc va 2 pha 
Enter Up/Down Cancel 
An run de chay 
Run Cancel 
An stop de dung 
Stop 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
168
 Nối A với A 
 Nối B với B 
 Nối C với C 
 Nối D với D 
 Nối Supply với Supply 
 Cấp nguồn 220VAC vào L và N 
Bước 2: 
 Tiến hành cài đặt cho động cơ bước 
Màn hình LCD hiển thị: 
TANPHATAUTOMATION 
STEPMOTOR CONTROLLER 
 Sau đó LCD hiển thị: 
 ấn F1 để chọn chế độ chạy 
LCD hiển thị: 
 ấn Up để chuyển sang chế độ chạy chế độ theo xung 
LCD hiển thị: 
ấn Enter để chọn nhập xung 
F1:che do chay 
F2:che do dieu khien 
Chay theo toc do 
Enter Up Cancel 
Chay theo xung 
Enter Down Cancel 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
169
 LCD hiển thị: 
ấn Up để tăng số xung 
 LCD hiển thị: 
ấn Up để tăng số xung, ấn Down để giảm số xung 
ví dụ nhập 50 xung : 
LCD hiển thị: 
ấn Enter để nhập xung 
LCD hiển thị: 
ấn Up để tăng tốc độ nhập 
LCD hiển thị: 
Nhap xung: 000 
Up Cancel 
Nhap xung: 001 
Enter Up/Down Cancel 
Nhap xung: 050 
Enter Up/Down Cancel 
Nhap toc do:0000 
Up Cancel 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
170
ấn Up để tăng tốc độ nhập, ấn Down để giảm tốc độ nhập 
ví dụ nhập tốc độ 200 
LCD hiển thị: 
ấn Enter để nhập tốc độ 
LCD hiển thị: 
ấn Enter chọn chiều quay thuận 
 LCD hiển thị: 
ấn Down để chuyển đến chế độ điều khiển nửa bước 
 LCD hiển thị: 
Nhap toc do:0010 
Enter Up/Down Cancel 
Nhap toc do:0200 
Enter Up/Down Cancel 
Chieu quay thuan ? 
Enter Up Cancel 
Mot buoc va 1 pha 
Enter Up/Down Cancel 
Nua buoc 
Enter Up/Down Cancel 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
171
ấn Enter để chọn chế độ điều khiển nửa bước 
LCD hiển thị: 
 ấn Run để chạy động cơ 
 LCD hiển thị: 
ấn Stop để dừng động cơ nếu muốn dừng động cơ 
Khi động cơ quay thì dùng máy hiện sóng đo dạng xung điều khiển ở a, b, c, d 
 So sánh dang xung điều khiển ở trên 
4. Điều khiển từ PLC 
 Bước 1: 
 Nối A với A 
 Nối B với B 
 Nối C với C 
 Nối D với D 
 Nối Supply với Supply 
 Cấp nguồn 220VAC vào L và N 
Bước 2: 
Cấp tín hiệu từ PLC vào các chân: 
Q0.0 vào Enable 
Q0.1 vào Pulse 
Q0.2 vào Dir 
GND vào đất 
An run de chay 
Run Cancel 
An stop de dung 
Stop 
Giáo trình: Truyền động điện 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
172