So sánhPLC (Bộ điều khiển logic lập trình) cho phép người dùng thực hiện các thuật toán điều khiển logic một cách linh hoạt thông qua ngôn ngữ lập trình. Việc sử dụng PLC để điều khiển biến tần mang lại khả năng kiểm soát vận hành chính xác, giúp tăng tuổi thọ của máy móc. Bài viết này sẽ cung cấp hướng dẫn chi tiết về cách điều khiển biến tần bằng PLC, phù hợp cho cả người mới bắt đầu.
Lợi ích sử dụng PLC điều khiển biến tần
Trong hệ thống điều khiển và giám sát tự động hóa, PLC (Bộ điều khiển logic lập trình) và biến tần là hai thành phần quan trọng, mỗi thành phần đóng một vai trò riêng biệt nhưng khi kết hợp lại với nhau sẽ mang đến nhiều lợi ích vượt trội.
PLC đóng vai trò là bộ não của hệ thống, thực hiện các thuật toán điều khiển logic dựa trên chương trình đã được lập trình. PLC tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển đến các thiết bị khác trong hệ thống.
Biến tần đóng vai trò là cơ cấu chấp hành, nhận tín hiệu điều khiển từ PLC và điều chỉnh tần số của nguồn điện cấp cho động cơ. Điều này giúp điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ một cách linh hoạt và chính xác.
Sự kết hợp giữa PLC và biến tần mang lại nhiều lợi ích cho hệ thống, điều khiển biến tần bằng PLC mang lại gồm:
Kiểm soát vận hành chính xác: PLC cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển phức tạp, giúp kiểm soát hoạt động của biến tần một cách chính xác và linh hoạt.
Tăng tuổi thọ máy móc: Việc điều khiển chính xác giúp giảm thiểu các tác động tiêu cực lên động cơ và các thiết bị khác, từ đó kéo dài tuổi thọ của chúng.
Tối ưu hóa hiệu suất: PLC có thể điều chỉnh hoạt động của biến tần dựa trên các điều kiện thực tế, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống và tiết kiệm năng lượng.
Giám sát và bảo vệ: PLC chủ động kiểm tra trạng thái hoạt động của biến tần và các thiết bị khác, phát hiện lỗi và đưa ra các tín hiệu điều khiển kịp thời để bảo vệ hệ thống.
Linh hoạt và dễ dàng lập trình: PLC có thể được lập trình để thực hiện nhiều chức năng khác nhau, đáp ứng các yêu cầu điều khiển đa dạng của hệ thống.
Cách thức PLC điều khiển biến tần
PLC điều khiển biến tần thông qua việc kết nối dây điều khiển
Phần cứng I/O kết nối dây điều khiển cho phép các hệ thống bên ngoài gửi lệnh và giám sát biến tần (VFD) bằng các tín hiệu Digital hoặc Analog. Chẳng hạn như sơ đồ mô phỏng sau:
PLC điều khiển biến tần thông qua việc kết nối dây điều khiển.
Sơ đồ PLC điều khiển biến tần thông qua việc kết nối dây điều khiển.
Các PLC xuất tín hiệu Digital để điều khiển các trạng thái như dừng, quay thuận, quay nghịch hoặc thực hiện các chức năng điều khiển đa cấp tốc độ. Biến tần sẽ phản hồi các tín hiệu Digital này để báo cáo trạng thái của động cơ, chẳng hạn như đang hoạt động (running) hoặc có lỗi (fault),…
Về phần tín hiệu Analog, PLC có thể phát ra các tín hiệu như 0…10V, 1…5V, 4…20mA, hoặc 0…20mA để điều khiển tốc độ của biến tần. Đồng thời, biến tần cũng có khả năng gửi tín hiệu tương tự trở lại PLC để phản hồi về tốc độ.
Ngoài ra, PLC có thể đọc tín hiệu HSC từ encoder để tính toán vận tốc của động cơ hoặc xuất tín hiệu HSC để điều khiển biến tần.
PLC điều khiển biến tần qua mạng truyền thông
Khi nói đến việc PLC điều khiển biến tần qua mạng truyền thông, điều quan trọng đầu tiên cần lưu ý là mỗi hãng PLC không nhất thiết phải hỗ trợ cùng một giao thức truyền thông. Ví dụ, hầu hết các PLC của Siemens hỗ trợ giao thức PROFINET, trong khi PLC của Rockwell hỗ trợ EtherNet/IP và PLC của Schneider sử dụng Modbus TCP. Còn nhiều giao thức khác cũng có sẵn, tùy thuộc vào ứng dụng và tính năng của từng loại mạng, cho phép người dùng lựa chọn mạng truyền thông phù hợp với yêu cầu của hệ thống.
Mỗi giao thức truyền thông sẽ yêu cầu các loại cáp và cổng truyền vật lý khác nhau, như RS232, RS485, RJ45,…. Hệ thống dây mạng truyền thông cần được tách biệt khỏi các đường dây điện cao áp để tránh nhiễu và thường phải có lớp shield chống nhiễu để bảo đảm chất lượng truyền tín hiệu.
Lợi ích của việc sử dụng mạng truyền thông bao gồm dễ cài đặt và độ tin cậy cao, giúp người dùng tiết kiệm số lượng dây dẫn trong hệ thống điện. Tuy nhiên, nhược điểm là chi phí cao và tính linh hoạt hạn chế.
Trong thực tế, giao thức Modbus RTU được sử dụng phổ biến nhất bởi hầu hết các nhà cung cấp. Với Modbus RTU, chúng ta có thể điều khiển biến tần bằng các lệnh tương tự như khi đấu dây điều khiển, như dừng, quay thuận, quay nghịch và điều khiển tốc độ,…nhưng chỉ cần sử dụng ít dây hơn (chỉ 2 dây RS485). Thêm vào đó, PLC còn có khả năng đọc dữ liệu từ biến tần, như mã lỗi quá dòng, thiếu áp,… điều mà hệ thống nối dây thông thường không thể làm được.
Một ưu điểm nổi bật khác của chuẩn Modbus là khả năng hỗ trợ PLC kết nối và điều khiển lên tới 247 thiết bị slave, cụ thể là biến tần, chỉ cần thông qua hai đường dây dẫn (RS485). Hình minh họa dưới đây sẽ giúp bạn hình dung rõ hơn về điều này.
Tuy nhiên, việc sử dụng mạng Modbus cũng có một số nhược điểm so với phương pháp đấu dây điện thông thường. Cụ thể, tốc độ phản hồi của mạng Modbus sẽ chậm hơn, vì PLC không thể phát đồng thời nhiều lệnh khác nhau trên cùng một đường truyền. Ví dụ, khi muốn điều khiển biến tần quay thuận với tốc độ 1000 v/p, cần phát ra hai tín hiệu riêng biệt.
Ngoài ra, trong hệ thống truyền thông Modbus, nếu một trong hai dây dẫn bị vô hiệu hóa (do lỏng vít hoặc đứt dây), điều này sẽ dẫn đến việc toàn bộ hệ thống mạng bị mất hiệu lực.
Việc điều khiển biến tần bằng PLC mang lại nhiều lợi ích cho hệ thống tự động hóa, từ việc kiểm soát vận hành chính xác, tăng tuổi thọ máy móc, tối ưu hóa hiệu suất, giám sát và bảo vệ hệ thống, đến tính linh hoạt và dễ dàng lập trình. Bài viết đã trình bày chi tiết về hai cách thức PLC điều khiển biến tần: qua kết nối dây điều khiển và qua mạng truyền thông. Mỗi phương pháp có những ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với từng ứng dụng cụ thể. Để tìm hiểu sâu hơn về cách thức điều khiển biến tần bằng PLC, quý khách vui lòng liên hệ trực tiếp qua số hotline 1900 6536 để được đội ngũ kỹ thuật viên của Hợp Long hỗ trợ tận tình và nhanh chóng nhất.
