HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 2
_____________

BÁO CÁO
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIÊN TỬ

HỆ CHÍNH QUY
NIÊN KHÓA: 2016 - 2021
Đề tài:

LẬP TRÌNH HỆ THỐNG THANG MÁY SỬ DỤNG PLC
S7 - 1200

Sinh viên thực hiện:

PHẠM CHÍ THANH

MSSV:

N16DCDT085

Lớp:

D16CQKD02

Giáo viên hướng dẫn: PHẠM XUÂN MINH

TP.HCM – Tháng 08 Năm 2020


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bài báo cáo thực tập tốt nghiệp này là kết quả của sự hướng dẫn
tận tình của quý thầy cô Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II – Trường Học Viện Công Nghệ
Bưu Chính Viễn Thông cơ sở TP.HCM cùng sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của Ban
giám đốc, các cô chú, anh chị tại Công ty TNHH TM DV KT Gia Khang
Qua đây, cho em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Khoa Kỹ Thuật Điện
Tử II – đặc biệt là thầy Chung Tấn Lâm người đã hướng dẫn tôi hoàn thành bài báo
cáo này, cùng lòng biết ơn sâu sắc đến ban lãnh đạo, các thành viên trong công ty đã
tạo điều kiện cho em có đợt thực tập cuối khóa về lập trình tự động hóa
Trong bài báo cáo, không thể không có sai sót, kính mong nhận được ý kiến
đóng góp của quý thầy cô và quý công ty.
Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... i
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN...........................................................ii
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP.........................1
1.1.

Thiết bị đóng cắt..............................................................................................1

1.1.1.

MCCB, MCB, CB.....................................................................................1

1.1.2.


Contactor...................................................................................................3

1.1.3.

Rơle nhiệt (Over Load).............................................................................4

1.1.4.

Rơle trung gian.........................................................................................6

1.1.5.

Rơle thời gian............................................................................................7

1.2.

Cảm biến và thiết bị phụ trợ............................................................................7

1.2.1.

Công tắc hành trình (Limit switch)...........................................................7

1.2.2.

Cảm biến tiệm cận cảm ứng từ (Inductive Proximity Sensor)...................8

1.2.3.

Cảm biến tiệm cận điện dung....................................................................9


1.2.4.

Cảm biến siêu âm....................................................................................10

1.2.5.

Cảm biến quang......................................................................................11

1.2.6.

Ưu nhược điểm các loại các biến............................................................14

1.2.7.

Cách đấu dây cảm biến...........................................................................15

1.3.

Biến tần công nghiệp.....................................................................................16

1.3.1.

Phân loại.................................................................................................16

1.3.2.

Cấu tạo....................................................................................................16

1.3.3.


Nguyên lý hoạt động...............................................................................17

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG THANG MÁY........................................18
2.1.

Phân loại thang máy......................................................................................18

2.1.1.

Phân loại theo công dụng........................................................................18

2.1.2.

Phân loại theo hệ thống dẫn động cabin..................................................18

2.1.3.

Phân loại theo ví trị đặt bộ tời treo..........................................................19

2.1.4.

Phân loại theo hệ thống vận hành............................................................19

2.1.5.

Phân loại theo các thông số cơ bản.........................................................19

2.2.


Cấu tạo của thang máy và các chức năng.......................................................19

2.2.1.

Tổng quan về cơ khí của thang máy........................................................19

2.2.2.

Sơ bộ về chức năng của một số bộ phận.................................................22

2.3.

Yêu cầu thiết kế thang máy............................................................................31


2.3.1.

Yêu cầu an toàn.......................................................................................31

2.3.3.

Yêu cầu về gia tốc, tốc độ, độ giật..........................................................33

2.3.4.

Yêu cầu về dừng chính xác.....................................................................33

2.3.5.

Yêu cầu các hệ thống truyền động trong thang máy...............................34


2.3.6.

Các tiêu chuẩn thiết kế thang máy..........................................................34

CHƯƠNG III: TÌM HIỂU VỀ PLC VÀ WINCC.......................................................36
3.1.

Tìm hiểu về PLC............................................................................................36

3.1.1.

PLC là gì? PLC dùng để làm gì?.............................................................36

3.1.2.

Cấu hình và hoạt động của PLC S7-1200...............................................37

3.2.

Tìm hiểu về WinCC.......................................................................................39

3.2.1.

Giới thiệu về phần mềm WinCC.............................................................39

3.2.2.

Các ứng dụng của WinCC.......................................................................39


3.3.

Thiết kế hệ thống điều khiển thang máy........................................................40

3.3.1.

Các đầu vào/ra PLC S7-1200 trong chương trình...................................40

3.3.2.

Sơ đồ mạch.............................................................................................44

3.3.3.

Giao diện mô phỏng giám sát WinCC.....................................................46

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN.........................................................................................47
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................48

DANH MỤC HÌN


Hình 1.1. MCCB................................................................................................................ 1
Hình 1.2. MCB................................................................................................................... 2
Hình 1.3. RCCB................................................................................................................. 2
Hình 1.4. Contactor............................................................................................................3
Hình 1.5. Rơle nhiệt (Over Load)......................................................................................4
Hình 1.6. Cấu tạo rơle nhiệt...............................................................................................5
Hình 1.7. Rơle trung gian...................................................................................................6
Hình 1.8. Một số relay thời gian thông dụng......................................................................7

Hình 1.9. Cấu tạo của công tác hành trình..........................................................................8
Hình 1.10. Cấu tạo của công tắc hành trình nam châm......................................................8
Hình 1.11. Một số cảm biến từ...........................................................................................9
Hình 1.12. Một số cảm biến tiệm cận điện dung..............................................................10
Hình 1.13. Cảm biến siêu âm...........................................................................................11
Hình 1.14. Một số loại cảm biến quang............................................................................12
Hình 1.15. Cảm biến quang Thru - Beam.........................................................................13
Hình 1.16. Cảm biến quang Diffuse Reflective................................................................13
Hình 1.17. Cảm biến quang Retro - Reflective................................................................14
Hình 2.1. Kết cấu và bố trí thiết bị của thang máy...........................................................21
Hình 2.2. Cơ cấu nâng: (a) cơ cấu nâng có hộp giảm tốc; (b) cơ cấu nâng không có
hộp giảm tốc..................................................................................................................... 22
Hình 2.3. Tủ điện.............................................................................................................23
Hình 2.4. Cabin................................................................................................................ 23
Hình 2.5. Ngàm dẫn hướng và rãnh trượt.........................................................................24
Hình 2.6. Phanh bảo hiểm kiểu kìm.................................................................................25
Hình 2.7. Cáp thép phủ nhựa............................................................................................25
Hình 2.8. Bộ giảm chấn thủy lực và giảm chấn lò xo.......................................................26
Hình 2.9. Vị trí lắp đặt hệ thống giảm chấn trong giếng thang máy.................................27
Hình 2.10. Sơ đồ các hệ thống cân bằng..........................................................................28
Hình 2.11. Mô hình hệ thống cảm biến cửa......................................................................29
Hình 2.12. Tủ cứu hộ tự động cho thang máy..................................................................30
Hình 2.13. Photocell dạng thanh dùng cho thang máy.....................................................30
Hình 2.14. Thắng cơ.........................................................................................................31
Hình 2.15. Công tấc hành trình........................................................................................31
Hình 2.16. Bộ hạn chế tốc độ...........................................................................................32
Hình 3.1. PLC.................................................................................................................. 36
Hình 3.2. Ví dụ về hoạt động output của PLC..................................................................36
Hình 3.3. Ví dụ về hoạt động input của PLC....................................................................37
Hình 3.4. Signal module...................................................................................................37



Hình 3.5. Module truyền thông........................................................................................38
Hình 3.6. Thẻ nhớ............................................................................................................38
Hình 3.7. PLC S7 - 1200..................................................................................................38
Hình 3.8. Sơ đồ cấp điện và đấu dây biến tần..................................................................44
Hình 3.9. Sơ đồ mạch động lực........................................................................................45
Hình 3.10. Mạch đảo chiều động cơ.................................................................................45
Hình 3.11. Mạch hiển thị LED 7 đoạn.............................................................................46
Hình 3.12. Giao diện giám sát điều khiển........................................................................46


LỜI NÓI ĐẦU
Thang máy là thiết bị vận tải d ùng để chở người và hàng hoá theo phương thẳng
đứng. Nó là một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các ngành
sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây
dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ... ở những nơi đó thang máy được sử dụng để vận
chuyển hàng hoá, sản phẩm, đưa công nhân tới nơi làm việc có độ cao khác nhau... Nó
đã thay thế cho sức lực của con người và đã mang lại năng suất cao.
Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy được sử dụng rộng rãi trong các toà nhà
cao tầng, cơ quan, khách sạn... Thang máy đã giúp cho con người tiết kiệmđược thời
gian và sức lực...
Ở Việt Nam từ trước tới nay thang máy chỉ chủ yếu được sử dụng trongcông
nghiệp để trở hàng và ít được phổ biến. Nhưng trong giai đoạn hiện nay nền kinh tế
nước ta đang có những bước phát triển mạnh thì nhu cầu sử dụng thang máy trong mọi
lĩnh vực ngày càng tăng lên.
Do trình độ và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất
mong được sự chỉ bảo, châm trước, giúp đỡ của các thầy cô để bài làm này của em
được hoàn thiện hơn. Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng
nhiệm vụ công tác sau này.

Em xin chân thành cảm ơn!
TP HCM, ngày 18 tháng 08 năm 2020
Sinh viên thực hiện

PHẠM CHÍ THANH

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: PHẠM CHÍ THANH
MSSV: N16DCDT085
Lớp: D16CQKD02-N
Trường: Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông cơ sở tại Thành Phố Hồ Chí
Minh
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Phạm Xuân Minh
Địa điểm thực tập: Công ty TNHH TM DV KT Gia Khang
1.Tiến độ và thái độ thực tập của sinh viên:
- Mức độ liên hệ với giáo viên: …………………………………………………………
- Thời gian thực tập và quan hệ cơ sở: ………………………………………………….
- Tiến độ thực hiện: …………………………………………………………………….
2.Nội dung báo
cáo: ...................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
........
3. Điểm báo
cáo: ...................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
........

TPHCM, Ngày 18 Tháng 08 Năm 2020
Giáo viên hướng dẫn

Ths. Phạm Xuân Minh

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

2


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp

CHƯƠNG I: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
1.1. Thiết bị đóng cắt
1.1.1. MCCB, MCB, CB
MCCB, CCb, CB là thiết bị điện dùng để tự động đóng cắt mạch điện khi có sự
cố: quá tải, ngắn mạch, sụt áp, … MCCB, CCB, CB thường được sử dụng trong công
nghiệp và dân dụng với dải công suất từ vài chục đến hàng ngàn ampe. Thiết bị này

thường được lắp đặt trongcác tủ điều khiển, tủ phân phối tổng, hoặc nơi đầu tổng mạng
điện của nhà máy.
MCCB, CCB, CB được gọi chung là aptomat và được phân loại theo công suất
và mục đích sử dụng. Để lựa chọn loại aptomat cho phù hợp ta chú ý đến các thông số
sau:
Ics: Dòng điện cắt tải thực tế
Ue: Điện áp làm việc định mức
Icu: Khả năng chịu đựng dòng của tiếp điểm khi có sự cố ngắn mạch
Icw: Khả năng chịu dòng ngắn mạch của tiếp điểm (1s, 3s)

Chapter 1 Hình 1.1. MCCB
Ví dụ: Một MCCB có được ký hiệu ghi với thông số sau đây MCCB 4P / 100AF
/ 100 AT / 36KA thì được hiểu theo nghĩa như nào.
+ MCCB 4P: hiểu là thiết bị dang khối và 4 cực Poles
+ 100AF: Kích thước (Frame Size) : Loại 100A
+ 100AT (Ampe Trip): Dòng định mức: 100A và (AT=0,4=>1AF)
+ 36KA: Khả năng cắt khi ngắn mạch: Giá trị này càng lớn thì chi phí và giá
thành càng cao

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

1


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp

Chapter 2 Hình 1.2. MCB
MCB cũng là thiết bị đóng ngắt nhưng với công suất nhỏ hơn, đóng gói dạng tép

và không có module mở rộng. Thiết bị này thường được lắp ở các khu vực nhánh, trực
tiếp đầu phụ tải, bảo vệ quá dòng, giá thành rẻ hơn so với MCCB.

Chapter 3 Hình 1.3. RCCB
RCCB là aptomat chống dòng rò (chống giật). Với nguyên lý đo dòng điện chênh
lệch giữa N và L để ngắt thiết bị. RCCB không có chức năng bảo vệ quá tải nó thường
được lắp kèm với 1 MCB ở phía đầu cuối.

1.1.2. Contactor
Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

2


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp
Contactor được ứng dụng nhiều trong điện công nghiệp, hầu hết các thiết bị điện
công nghiệp cần đóng ngắt và điều khiển cần phải thông qua bộ khởi động tư này.

Chapter 4 Hình 1.4. Contactor
Contactor cấu tạo gồm hai phần chính là phần động lực và phần điều khiển:
+ Phần động lực gồm những tiếp điểm chịu được dòng lớn, cấu tạo bằng chất liệu
đặc biệt ở tiếp điểm để tránh việc hao mòn do đóng cắt lâu ngày. Ngoài ra những khởi
động từ có công suất lớn còn có buồn dập hồ quang, các tiếp điểm phụ nối tiếp với
mục đích gia tăng độ bền cho tiếp điểm chính.
+ Hệ thống dập hồ quang gồm nhiều vách ngăn kim loại đặt cạnh tiếp điểm
chính.
+ Khi có tín hiệu cấp vào cuộn hút, rơ lơ sẽ đóng tiếp điểm và thông mạch cho
dòng điện chạy qua. Ưu điểm là chỉ với một dòng điện và áp rất nhỏ chúng ta có thể

điều khiển hệ thống hàng ngàn ampe.
Contactor gồm nhiều loại và các mục đích sử dụng khác nhau. Được chia ra làm
nhiều dải công suất, với mức điện áp điều khiển AC 220V/380V hay DC 12V/24V tùy
theo điện áp đầu ra của mạch điều khiển. Contactor 1 pha hay 3 pha phụ thuộc vào
điện áp cấp vào tải, cấu tạo đóng hộp hở hay kín, có chống bụi, dầu mỡ. Cần lựa chọn
phù hợp vào môi trường hoạt động của tải.
Các thông số để lựa chọn Contactor:
+ Điện áp điều khiển cuộn hút: AC/DC
+ Điện áp hoạt động định mức Uđm
+ Điện áp xung chịu Uipm
+ Dòng điện định mức In, khi hoạt động với điện áp định mức và tải định mức
+ Dòng điện chịu đựng khi có sự cố ngắn mạch sảy ra Icu (1s,3s)
+ Tần số đóng cắt của Contactor / đơn vị thời gian

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

3


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp

1.1.3. Rơle nhiệt (Over Load)
Là một loại thiết bị để bảo bệ động cơ và mạch điện khi có sự cố quá tải. Role
nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì nó có quán tính nhiệt lớn, phải
có thời gian phát nóng, do đó nó có thời gian làm việc từ vài giây đến vài phút.

Chapter 5 Hình 1.5. Rơle nhiệt (Over Load)


Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

4


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp
Cấu tạo role nhiệt

Chapter 6 Hình 1.6. Cấu tạo rơle nhiệt
1. Đòn bẩy
2. Tiếp điểm thường đóng (NC)
3. Tiếp điểm thường mở (NO)
4. Vít chỉnh dòng điện tác động
5. Thanh lưỡng kim
6. Dây đốt nóng
7. Cần gạt
8. Nút phục hồi (Reset)
Phần tử cơ bản của rơle nhiệt là phiến kim loại kép (bimetal) cấu tạo từ hai tấm
kim loại, một tấm hệ số giãn nở bé (thường dùng invar có 36% Ni, 64% Fe) một tấm
hệ số giãn nở lớn (thường là đồng thau hay thép crôm - niken, như đồng thau giãn nở
gấp 20 lần invar). Hai phiến ghép lại với nhau thành một tấm bằng phương pháp cán
nóng hoặc hàn. Khi đốt nóng do dòng điện, phiến kim loại kép uốn về phía kim loại có
hệ số giãn nở nhỏ hơn, có thể dùng trực tiếp cho dòng điện qua hoặc dây điện trở bao
quanh. Để độ uốn cong lớn yêu cầu phiến kim loại phải có chiều dài lớn và mỏng. Nếu
cần lực đẩy mạnh thì chế tạo tấm phiến rộng, dày và ngắn.
Rơle nhiệt dùng để bảo vệ quá tải cho động cơ, do đó khi chọn rơ le nhiệt cần
phải chọn loại phù hợp với động cơ thì mới có tác dụng bảo vệ. Nhiều trường hợp
người dùng chọn rơ le nhiệt theo dòng của contactor hoặc aptomat là không đúng dẫn

tới động cơ bị cháy khi quá tải.
Ví dụ: động cơ 3 pha 380V 15kW có dải hoạt động 22-34A. Nếu chọn rơ le nhiệt
của hãng Mitsubishi thì chọn TH-T50 35A (30-40A). Trong khi đó có thể chọn
contactor và aptomat từ 40A hoặc cao hơn.
Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

5


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp
1.1.4. Rơle trung gian
Rơle trung gian về cơ bản là một thiết bị relay điện từ với kích thước nhỏ.
Chúng có chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển hoặc làm nhiệm vụ khuếch đại.
Trong sơ đồ điều khiển, relay trung gian thông thường được lắp đặt ở vị trí trung gian.
Nó nằm giữa những thiết bị điều khiển công suất nhỏ và những thiết bị có công suất
lớn hơn.
Hiện nay trên thị trường có các loại relay trung gian như sau:
+ Rơle trung gian 5v, 12v, 24V (DC)
+ Rơle trung gian 8 chân, 14 chân

Chapter 7 Hình 1.7. Rơle trung gian
Thiết bị nam châm điện này có thiết kế gồm lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn
dây. Cuộn dây bên trong có thể là cuộn cường độ, cuộn điện áp hoặc cả 2. Lõi thép
động được găng bởi lò xo cùng định vị bằng một vít điều chỉnh. Cơ chế tiếp điểm bao
gồm tiếp điểm thuận và tiếp điểm nghịch.
Dòng điện chạy qua relay trung gian sẽ chạy qua cuộn dây bên trong. Nó tạo ra
một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong. Hiện tượng
này làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện. Từ đó sẽ làm thay đổi trạng thái của rơle Số

tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
Rơle trung gian có 2 mạch độc lập nhau hoạt động. Một mạch điều khiển cuộn
dây của relay: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay không (hay có nghĩa là điều khiển
relay ở trạng thái ON hay OFF). Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm soát có
qua được relay hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơle.

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

6


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp
1.1.5. Rơle thời gian
Rơle thời gian hay còn được gọi là timer (bộ định thời gian) dùng để tạo thời
gian trễ trong lúc chuyển mạch giữa các khí cục trong mạch điện. Thời gian chuyển
mạch của role thời gian tạo ra thường từ vài giây đến vào giờ tùy vào yêu cầu của bài
toán chúng ta đề ra.

Chapter 8 Hình 1.8. Một số relay thời gian thông dụng
Relay thời gian có nhiều dạng: cơ khí (dùng lò xo xoắn hoặc dây thiều), relay
thời gian dùng khí nén (pneumatic timing delay), relay thời gian dùng mạch điện tử
(sử dụng linh kiện bán dẫn tạo thời gian trễ), ...
Khi thiết kế mạch điều khiển truyền động cơ hoặc 1 tải nào đó thì có 2 loại relay
thời gian thường được sử dụng đó là:
+ Relay thời gian tác động trễ (On-delay relay timer)
+ Relay thời gian ngắt (dừng) trễ (Off-delay relay timer)
1.2. Cảm biến và thiết bị phụ trơ
Cảm biến dùng để đo, đếm, cảm nhận, … các đại lượng vật lý không điện thành

các tín hiệu điện, tín hiệu của cảm biến sẽ được hồi tiếp thường xuyên về hệ thống
điều khiển. Cảm biến bao gồm các loại sau: công tắc hành trình, cảm biến quang, cảm
biến cảm ứng từ, cảm biến siêu âm, …
1.2.1. Công tắc hành trình (Limit switch)
- Công tắc hành trình dạng cơ khí:
Nguyên lý hoạt động của dạng công tắc hành trình này như sau: Khi con lăn bị
tác động, ép lò xo (1) làm tấm lò xo (6) di chuyển xuống phía dưới đến khi tác động
lên cần đẩy (3) và nâng trục dẫn hướng (9) lên phía trên. Trên thân (2) có gắn tiếp
điểm (4) và (5), trên trục dẫn hướng (9) gắn tiếp điểm (8). Khi trụ dẫn hướng bị di
chuyển lên phía trên thì tiếp điểm (4) mở sẽ thành tiếp điểm đóng và tiếp điểm đóng
(5) thành tiếp điểm mở.

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

7


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp

Chapter 9 Hình 1.9. Cấu tạo của công tác hành trình
- Công tắc hành trình nam châm
Cấu tạo công tắc hành trình nam châm gồm một vỏ bằng thủy tinh bên trong có
hai cực làm bằng Rhodium, Volfram, Bạc, ... toàn bộ được chứa trong môi trường khí
Nitơ, khí Hydro hoặc chân không.

Chapter 10 Hình 1.10. Cấu tạo của công tắc hành trình nam châm
Đây là loại công tắc hành trình không tiếp xúc có nghĩa là khi có nam châm di
chuyển đến công tắc sẽ làm đóng mạch của công tắc.

- Ứng dụng
Công tắc hành trình thường được sử dụng để giới hạn chuyển động, hành trình
làm việc của một vật hay một chi tiết trong hệ thống.
Công tác hành trình nam châm thường được sử dụng trong việc giới hạn hành
trình của xy lanh (trên cần đẩy của xy lanh có gắn nam châm vĩnh cửu), công tắc cửa
của máy giặt, công tắc từ gắn ở cửa của thiết bị báo trộm, …
1.2.2. Cảm biến tiệm cận cảm ứng tư (Inductive Proximity Sensor)
Cấu tạo cảm biến cảm ứng từ bao gồm 4 phần chính: cuộn dây điện từ, bộ dao
động, mạch trigger, khối output
Bộ tạo dao động sẽ tạo ra tần số cao, thông qua cuộn dây điện từ sẽ tạo ra vùng
từ trường biến thiên nằm ở đầu cảm biến, nếu có vật kim loại nằm trong vùng đường
Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

8


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp
sức của từ trường, trong kim loại sẽ hình thành dòng điện xoáy, dòng điện xoáy này
tạo ra từ trường mới ngược với từ trường ban đầu làm cho biên độ dao động của từ
trường giảm. Như vậy năng lương của bộ dao động sẽ giảm dòng điện xoáy sẽ tăng khi
vật càng gần cuộn dây điền từ. Mạch trigger có nhiệm vụ giám sát biên độ dao động
của từ trường, nếu có sự thay đổi biên độ từ trường, mạch trigger sẽ tác động đến
output, làm thay đổi trạng thái ngõ ra của tải.

Chapter 11 Hình 1.11. Một số cảm biến tư
Cảm biến cảm ứng từ dùng để nhận biết các vật kim loại ở gần. Khoảng cách tác
dụng của đồng thau, nhôm sẽ gần hơn so với sắt, thép.
Trong thực tế cảm biến cảm ứng từ dùng để phát hiện mũi khoan bị gãy, kiểm tra

tồn tại của các bulông trên mâm xoay, kiểm tra víj trí đóng và mở hoàn toàn của một
van, kiểm tra sự hiện diện của lon và nắp trên một dây chuyền.
1.2.3. Cảm biến tiệm cận điện dung
Cảm biến tiệm cận điện dung có cấu tạo tương tự cảm biến tiệm cận cảm ứng từ
nhưng khác nhau về bề mặt cảm biến.
Bề mặt của cảm biến tiệm cận điện dung có cấu tạo bởi ba vòng kim loại đồng
tâm. Hai vòng tròn ở trong là hai điện cực tạo thành tụ điện, vòng tròn thứ ba ngoài
cùng là điện cực bù. Điện cực bù có tác dụng làm giảm độ nhạy của cảm biến với bụi
bẩn, dầu mỡ, ... giúp cho cảm biến hoạt động chính xác hơn. Khi một vật đến gần bề
mặt của một cảm biến, đi vào vùng tĩnh điện của điện cực sẽ làm cho hệ số điện môi
thay đổi, dẫn đến điện dung thay đổi ở bộ tạo dao động. Bộ tạo dao động bắt đầu hoạt
động. Mậch trigger sẽ kiểm tra biên độ dao động của bộ dao động cho đến khi đạt đến
ngưỡng biên độ dao động tác động thì trạng thái ngõ ra output sẽ thay đổi. Khi vật đi
ra xa bề mặt cảm biến sẽ làm cho biên độ dao động giảm, ngõ ra output sẽ trở về trạng
thái ban đầu.

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

9


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp

Chapter 12 Hình 1.12. Một số cảm biến tiệm cận điện dung
Cảm biến tiệm cận điện dung có khả năng phát hiện những vật kim loại cũng
như phi kim loại như là giấy, thủy tinh, chát lỏng, vải, …
Do mỗi vật thể có hằng số điện môi khác nhau nên khoảng cách tác dụng của
cảm biến điện dung đối với mỗi vật thể cũng khác nhau. Trong thực thế thì cảm biến

tiệm cận điện dung được sử dung trong điều khiển hệ thống làm đầy mức chất lỏng
trong thùng, phát hiện có sữa trong hộp giấy, …
1.2.4. Cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm gồm có 4 thành phần chính: bộ phận phát và nhận sóng siêu
âm, bộ phận so sánh, mạch phát hiện và mạch ngõ ra.
Bộ phận phát và nhận sóng siêu âm gồm 1 cái đĩa ceramic kiểu áp điện được gắn
ở dưới bề mặt của cảm biến. Đĩa này có tác dụng phát và nhận sóng siêu âm.
Khi có một điện áp hay tần số cao được đưa vào thì đĩa sẽ rung động tạo ra sóng
siêu âm. Khi sóng siêu âm được phát đi nếu gặp phải một vật cản thì tại đó sẽ dội
ngược lại một sóng siêu âm mới có tần số tương tự nhưng có biên độ nhỏ hơn
Khi cảm biến nhận được sóng phản hồi, bô phận so sánh sẽ tính toán bằng cách
so sánh thời gian nhận và phát tín hiệu sóng siêu âm, vận tốc sóng siêu âm để tính ra
quãng đường đi của sóng siêu âm cũng chính là khoảng cách của cảm biến và vật cản.

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

10


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp
Tín hiệu ngõ ra của cảm biến có thể là Digital hoặc Analog. Tín hiệu từ cảm biến
digital báo có hay không sự xuất hiện của vật cản trong vùng cảm nhận của cảm biến.
Tín hiệu từ cảm biến analog chứ thông tin khoảng cách từ cảm biến đến vật cản

Chapter 13 Hình 1.13. Cảm biến siêu âm
Trong công nghiệp cảm biến siêu âm dùng để điều khiển mực chất lỏng, phát
hiện người, phát hiện dây bị đứt, phát hiện xe, ... và nhiều ứng dụng khác trong cuộc
sống như bắn tốc độ, máy siêu âm, máy tán sỏi thận, ...

1.2.5. Cảm biến quang
Cảm biến quang là một loại thiết bị có khả năng nhận biết hầu hết các vật ngoại
trừ các vật trong suốt như thủy tinh … chúng có thể nhận biết được vật với khoảng
cách ở xa, chúng cũng có thể nhận biết được các vật ở trong môi trường chan không.
Phần điều khiển của cảm biến quang bao gồm phần phát (nguồn sáng), phần thu
để nhận ra ánh sáng phát ra do bên phát phát ra kết hợp với mạch so sánh và mạch
khuêch đại tín hiệu.
Ánh sáng sử dụng trong cảm biến quang là ánh sáng hồng ngoại đã được điều
chế và được phát ra bởi diode phát quang với tần số 5-30kHz.

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

11


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp

Chapter 14 Hình 1.14. Một số loại cảm biến quang

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

12


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp
Cảm biến quang được chia làm 3 loại chính:

+ Thru – Beam

Chapter 15 Hình 1.15. Cảm biến quang Thru - Beam
+ Diffuse Reflective

Chapter 16 Hình 1.16. Cảm biến quang Diffuse Reflective

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

13


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp
+ Retro – Reflective

Chapter 17 Hình 1.17. Cảm biến quang Retro - Reflective
Trong thực tế cảm biến loại Thru – Beam để xác định vật thể nằm trong chai
trong suốt. Cảm biến loại Retro - Reflective để đếm số lượng lon trên băng tải, điều
khiển cổng bãi đậu xe, đếm số lượng chai trên băng tải. Cảm biến loại Diffuse -–
Reflective để phát hiện cuộn giấy đã hết để thay cuộn khác, phát hiện nắp và mức chất
lỏng trên dây chuyền đóng chai tự động
1.2.6. Ưu nhươc điểm các loại các biến
Cảm biến
Công tắc hành trình

-

Cảm biến quang


-

Cảm biến tiệm cận cảm
ứng từ

Phạm Chí Thanh

Ưu điểm
Khả năng chịu dòng
cao
Giá thành hạ
Có thể nhận biết được
tất cá các loại vật liệu
Có khả năng nhận biết
được vật ở xa
Tuổi thọ cao
Thời gian đáp ứng
nhanh

- Sử dụng được trong
mỗi trường khắc nhiệt
- Nhận biết được vật
bằng kim loại
- Tuổi thọ cao
D16CQKD02 – N

-

-


-

Nhươc điểm
Thời gian đáp ứng
chậm
Cần có sự tác động
Bề mặt của cảm biến
nếu bị bẩn sẽ không
hoạt động tốt
Khoảng cách nhận
biết được vật của cảm
biến phụ thuộc vào
màu sắc và hệ số
phản xạ của vật
Giới hạn về khoảng
cách nhận biết vật

14


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp

Cảm biến tiệm cận điện
dung

Cảm biến siêu âm

- Dễ dàng lắp đặt
- Nhận biết được chất

lỏng nằm trong chai
- Có thể nhận biết được
vật k phải là kim loại
- Nhận biết được tất cả
các loại vật liệu

- Giới hạn về khoảng
cách nhận biết vật
- Nhạy cảm với môi
trường thay đổi
- Nhạy cảm với nhiệt
độ môi trường
- Không nhận biết
được vật trong mỗi
trường chân không.

1.2.7. Cách đấu dây cảm biến
- Ngõ ra là Transitor
+ Ngõ ra là Transitor loại PNP

+ Ngõ ra là Transitor loại NPN

- Ngõ ra là tiếp điểm
+ Loại 2 đầu dây

+ Loại 3 đầu dây

+ Loại 4 đầu dây

Phạm Chí Thanh


D16CQKD02 – N

15


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp

1.3.

Biến tần công nghiệp
Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động
cơ và thông qua đó biến tần có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không
cần dùng đến các hộp số cơ khí. Nói một cách đơn giản, biến tần chính là thiết bị biến
đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể
điều chỉnh được. Biến tần thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự
các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay rô-to (rotor). Biến
tần có thể thay đổi tần số từ 1Hz đến 50Hz, thậm chí là 60Hz hoặc lên đến 400Hz đối
với loại động cơ chạy tốc độ cao trong các máy CNC. Chính vì vậy nhờ có biến tần mà
ta có thể làm cho động cơ chạy nhanh hơn bình thường so với chạy tần số 50Hz.
1.3.1. Phân loại
Ngày nay, máy biến tần được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Biến
tần ngày nay là được tích hợp trong hệ thống cung cấp nguồn điện liên tục hay còn gọi
là bộ lưu điện UPS
Biến tần thường được chia thành biến tần AC và biến tần DC
- Biến tần AC: được sử dụng một cách rộng rãi, chúng được thiết kế để điều
khiển tốc độ động cơ xoay chiều AC
- Biến tần DC: kiểm xoát sự rẽ nhanh của động cơ điện một chiều
Ngoài ra ta cũng có thể phân loại biến tần theo công suất đáp ứng cho tải, ứng
dụng đặc biệt của biến tần như thang máy, năng lượng mặt trời, cầu trục, …

1.3.2. Cấu tạo
Biến tần được cấu tạo từ các bộ phận có chức năng nhận nguồn điện có điện áp
đầu vào cố định với tần số cố định, từ đó biến đổi thành nguồn điện có điện áp và tần
số biến thiên ba pha (có thể thay đổi) để điều khiển tốc độ động cơ
Một số bộ phận chính của biến tần có thể kể đến như: mạch chỉnh lưu, mạch một
chiều trung gian (DC link), mạch nghịch lưu và phần điều khiển
- Bộ chỉnh lưu: Phần đầu tiên trong quá trình biến điện áp đầu vào thành đầu ra
mong muốn cho động cơ là quá trình chỉnh lưu. Điều này đạt được bằng cách sử dụng
bộ chỉnh lưu cầu diode sóng toàn phần.
- Tuyến dẫn một chiều: Tuyến dẫn một chiều là một giàn tụ điện lưu trữ điện áp
một chiều đã chỉnh lưu. Một tụ điện có thể trữ một điện tích lớn, nhưng sắp xếp chúng
theo cấu hình tuyến dẫn một chiều sẽ làm tăng điện dung. Điện áp đã lưu trữ sẽ được
sử dụng trong giai đoạn tiếp theo khi IGBT tạo ra điện năng cho động cơ
- IGBT: Thiết bị IGBT được công nhận cho hiệu suất cao và chuyển mạch nhanh.
Trong biến tần, IGBT được bật và tắt theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác
nhau từ điện áp tuyến dẫn một chiều được trữ trong tụ điện
Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

16


Chương I: Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp
- Bộ kháng điện xoay chiều: Bộ điện kháng dòng xoay chiều là cuộn cảm hoặc
cuộn dây. Cuộn cảm lưu trữ năng lượng trong từ trường được tạo ra trong cuộn dây và
chống thay đổi dòng điện.
- Bộ điện kháng một chiều: Bộ điện kháng một chiều giới hạn tốc độ thay đổi
dòng tức thời trên tuyến dẫn một chiều. Việc giảm tốc độ thay đổi này sẽ cho phép bộ
truyền động phát hiện các sự cố tiềm ẩn trước khi xảy ra hỏng hóc và ngắt bộ truyền

động ra
- Điện trở hãm: Lượng điện thừa tạo ra cần phải được xử lý bằng cách nào đó.
Điện trở được sử dụng để nhanh chóng “đốt cháy hết” lượng điện thừa này được tạo ra
bởi hiện tượng này bằng cách biến lượng điện thừa thành nhiệt.
1.3.3. Nguyên lý hoạt động
Khi không có nguồn điện: Ắc quy phóng điện qua bộ biến tần, chuyển nguồn
điện một chiều DC thành nguồn xoay chiều AC cung cấp nguồn cho tải.
Đối với dạng UPS offline/line-interactive có tác dụng bình ổn điện áp của mạch
và dự trữ năng lượng cho ắc quy. Các thiết bị điện thông thường được nối trực tiếp với
nguồn điện chính. Khi điện áp đi qua mạch dưới mức quy định hay xảy ra tình trạng
mất điện lưới chính, thì nguồn UPS bật chức năng sử dụng bộ biến tần (Inverter) DCAC, một thiết bị chủ yếu sử dụng năng lượng dự trữ trong ắc quy. Sau đó UPS sẽ
chuyển mạch cho các thiết bị kết nối với đầu ra bộ biến tần này. Tiếp theo, ắc quy sẽ
phóng điện qua bộ biến tần, chuyển nguồn điện DC thành AC và cung cấp nguồn cho
tải. Thời gian chuyển này có thể kéo dài đến khoảng nhỏ hơn 20 mili giây tùy thuộc
vào thời gian cần thiết để UPS phát hiện ra các sự cố điện nêu trên.
Như vậy, thiết bị hay hệ thống lưới điện sẽ được đảm bảo ổn định trong những
trường hợp bất khả kháng xảy ra liên quan đến nguồn điện có khả năng gây hư hại cho
máy móc, thiết bị, từ đó gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến quy trình hoạt động kinh
doanh.

Phạm Chí Thanh

D16CQKD02 – N

17