Đèn giao thông sử dụng PLC S71200 có điều chỉnh thời gian kết hợp thời gian thực

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.85 MB, 44 trang )

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Đề tài:

MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN
GIAO THÔNG NGÃ TƯ
GVHD: ThS.TỐNG THỊ HIẾU
SVTH: 1) Ngô Thanh Quốc Phong
2) Trần Hồng Phương
3) Đỗ Anh Sơn
4) Mai Trần Thế Sơn
5) Nguyễn Nhật Tiến

– MSSV 2117150047
– MSSV 2117150049
– MSSV 2116150047
– MSSV 2117150052
– MSSV 2116150056

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2019

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, tình hình giao thông ở Việt Nam ngày một nghiêm trọng do tình trạng

kẹt xe liên tục diễn ra trên các tuyến đường lớn và nhỏ, ngã tư,.. đặt biệt là vào khung
giờ cao điểm, chúng ta có thể thấy hầu hết các cột đèn giao thông đều được chỉnh theo
một số giây hay phút cố định nào đó và dẫn đến khi lưu thông trên các tuyến đường,
dù tuyến đường đó đông hay không đông thì đèn giao thông vẫn chạy theo số giây đã
được cài đặt sẵn, không có sự thay đổi dẫn đến vấn đề ùn tắc diễn ra liên tục.
Và khi nhận thấy được vấn đề này, nhóm em đã nghiên cứu và chọn đề tài: “Mô
hình điều khiển đèn giao thông ngã tư”.
Đề tài này cũng không quá xa lạ với mọi người, nhưng đến với đề tài này nhóm
chúng em muốn hướng đến là một mô hình đèn giao thông có đầy đủ các số các chế độ
để có thể tối ưu, bao gồm chế độ ưu tiện dọc, ưu tiên ngang, chế độ hoạt động theo
thời gian thực và đặc biệt hơn chúng em tạo ra giao diện Wincc có thể giám sát, điều
khiển và điều chỉnh thời gian đơn giản hơn.
Đề tài này giúp chúng em hiểu rõ hơn về PLC, đồng thời tích lũy thêm nhiều
kiến thức mới. Đặc biệt là những kinh nghiệm trong quá trình lắp mạch, nhóm được cọ
xát nhiều hơn, tiếp xúc thực tế công việc bên ngoài nhiều hơn về cách lắp đặt và đi dây
thiết bị. Thực tế song do thời gian và kiến thức có hạn, nên đề tài còn nhiều điểm thiếu
sót. Nhóm rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để có thể năng cao chất lượng
của đề tài và phát triển hơn.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

3

LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin gửi đến Quý thầy cô trong trường Cao đẳng Công Thương Thành
Phố Hồ Chí Minh và giáo viên khoa Điện- Điện tử lời cảm ơn chân thành nhất. Đặc
biệt là cô Tống Thị Hiếu đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài “Mô
hình điều khiển đèn giao thông ngã tư”. Nhóm em xin kính chúc Quý thầy cô thật
nhiều sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức
cho thế hệ mai sau.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nhận xét chung:
Ưu điểm:
– Nhóm tự giác thực hiện các nhiệm vụ được giao trong đồ án;
– Các thành viên trong nhóm tích cực và đoàn kết trong quá trình thực hiện đồ án;
– Nhóm đã hoàn thành mô hình đồ án đúng tiến độ;
– Mô hình vận hành ổn định, đảm bảo được yêu cầu của đồ án.
Hạn chế:
– Mô hình đồ án của nhóm còn đơn giản;
Đánh giá: (Được phép bảo vệ hay không được phép bảo vệ)
Toàn bộ sinh viên trong nhóm đều được bảo vệ đồ án.
Tp.HCM, ngày 24 tháng 06 năm 2019
Giáo viên hướng dẫn
Tống Thị Hiếu

5

TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN CỦA ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tên đề tài: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG NGÃ TƯ
Ngày giao đề tài: 18 /02/2019;

Tuần thứ: 2

Ngày hoàn thành đề tài: 25/06/2019;

Tuần thứ: 20

Sinh viên thực hiện:
Họ tên sinh viên 1: Ngô Thanh Quốc Phong

Mssv:2117150047

Họ tên sinh viên 2: Trần Hồng Phương

Mssv:2117150049

Họ tên sinh viên 3: Đỗ Anh Sơn

Mssv:2116150047

Họ tên sinh viên 4: Mai Trần Thế Sơn

Mssv:2117150052

Họ tên sinh viên 5: Nguyễn Nhật Tiến

Mssv:2116150056

Tuần/ngày
Tuần 2
18/02/19 – 24/02/2019
Tuần 3 – 4
25/02/19 – 10/03/19

Tuần 5 – 8
11/03/19 – 31/03/19
Tuần 9 – 12
01/04/19 – 21/04/19
Tuần 12 – 20
22/04/19 – 23/06/19

–

Nội dung – công việc thực hiện
Nhận đề tài
Phân tích đề tài
Tính chọn thiết bị
Mua thiết bị
Thiết kế sơ đồ phần cứng
Thiết kế bản vẽ bố trí thiết bị
Thiết kế lưu đồ thuật toán và viết chương trình điều khiển
Thiết kế tủ điện
Tiến hành lắp tủ điện
Viết báo cáo
Hoàn thiện mô hình
Test mô hình và khắc phục lỗi
Viết báo cáo đồ án
Xác nhận của giáo viên hướng dẫn
Tống Thị Hiếu

6

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đề tài: “Mô hình điều khiển đèn giao thông ngã tư” là một
sản phẩm mà nhóm em đã nỗ lực nghiên cứu và học tập ở trường. Đề tài là do chúng
em tự thực hiện dựa vào một số tài liệu tham khảo, thầy cô, bạn bè. Trong quá trình
viết báo cáo có sự tham khảo một số tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, dưới sự góp ý và
hướng dẫn của Cô Tống Thị Hiếu, Khoa Điện – Điện tử trường Cao đẳng Công
Thương Thành Phố Hồ Chí Minh. Nếu không đúng với những gì nêu trên chúng em
xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

7

DANH MỤC HÌNH

8

DANH MỤC BẢNG

9

CHƯƠNG 1.
1.1.

TỔNG QUAN CHUNG

Lý do chọn đề tài
Nhằm ứng dụng kiến thức đã học ở trường, sự hướng dẫn của giáo viên về thiết

kế, lập trình, đấu dây và sự ứng dụng thực tế của chuyên ngành Điện- điện tử qua các
môn học ở trường, nhóm em muốn thiết kế được một hệ thống bao hàm tất cả các điều
trên vào một đề tài cụ thể liên quan đến nó.
Mô hình điều khiển đèn và giám sát giao thông ngã tư đã xuất hiện nhiều trong
lĩnh vực giao thông vận tải và được sử dụng rộng rãi trong giao thông đường bộ,
đường sắt,…nhưng vẫn còn một số điểm chưa hoàn chỉnh về thời gian, gây ra sự ùn
tắc, kẹt xe liên tục trên các tuyến đường vào giờ cao điểm.
Với mong muốn giảm thiểu tình trạng trên nên nhóm đã đi đến quyết định chọn
đề tài: “Mô hình điều khiển đèn giao thông ngã tư”.
1.2. Mục tiêu của đề tài
Thiết kế, xây dựng mô hình điều khiển đèn giao thông;
Lập trình PLC điều khiển đèn giao thông ở nhiều chế độ:
F Chế độ bình thường: hệ thống đèn giao thông hoạt động với thời gian được
F

cài đặt trước.
Chế độ cảnh báo: hệ thống đèn hoạt động ở chế độ cảnh báo, tất cả đèn xanh
và đỏ ở hai tuyến ngừng hoạt động, đèn vàng ở cả hai tuyến nháy với tần số 1

F

Hz.
Chế độ ưu tiên dọc: hệ thống đèn giao thông hoạt động cho phép ưu tiên

F

tuyến đường số 1.
Chế độ ưu tiên ngang: hệ thống đèn giao thông hoạt đồng cho phép ưu tiên

F

tuyến đường số 2.
Chế độ kết hợp với thời gian thực: hệ thống đèn giao thông hoạt động tự
động, vào ban ngày (6h00→22h59) đèn hoạt động ở chế độ bình thường, vào

ban đêm (23h00→5h59) đèn hoạt động ở chế độ cảnh báo.
Lập trình màn hình cho phép điều chỉnh thời gian đèn theo mong muốn.
Điều khiển đèn giao thông ở các tuyến đường bộ.
Thiết kế tủ điều khiển hệ thống;
Xây dựng màn hình điều khiển, giám sát hệ thống đèn giao thông trên Wincc;
1.3. Phương pháp thực hiện đề tài
Các bước thực hiện đề tài:

10

Phân tích đề bài

Tính chọn thiết bị

Lập trình, mô phỏng hệ thống

Thiết kế sơ đồ phần cứng

Kết nối thiết bị

11

CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Bộ điều khiển PLC S7-1200
Giới thiệu chung về PLC S7-1200

2.1.

2.1.1

Bộ điều khiển PLC S7-1200 là bộ điều khiển logic lập trình (PLC) được sử dụng
linh hoạt và khả năng mở rộng phù hợp đối với hệ thống vừa và nhỏ.
Thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ về tập lệnh đã làm cho PlC
S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo trong công việc điều khiển, ứng dụng trong
thực tế.

Hình 2.1 Bộ điều khiển PLC S7 – 1200
Cấu tạo gồm 4 bộ phận cơ bản: bộ xử lí, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất/nhập.
–

Bộ xử lí còn được gọi là bộ xử lí trung tâm (CPU), chứa bộ vi xử lí, biên dịch các tính
hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ

–

nhớ PLC. Truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động các thiết bị xuất.
Bộ nguồn có nhiệm vụ cấp nguồn điện cần cho thiết bị xử lý và các mạch điện trong

–

module giao tiếp nhập và xuất hoạt động.
Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển dưới sự

–

kiểm soát của bộ vi xử lí.
Các thành phần nhập và xuất (input/output) là nơi bộ nhớ nhận thông tin từ các thiết bị
ngoài vi và truyền thông đến các thiết bị điều khiển.

2.1.2

Một số module PLC S7-1200

12

Chức năng

CPU 1211C

Kích thước vật lý

CPU 1212C

CPU 1214C

90 × 100 × 75

Bộ nhớ người dùng
– Work

– Load
– Retentive
I/O tích hợp cục bộ
– Kiểu số
– Kiểu tương tự

30 KB
1 MB
10 KB

50 KB
1 MB
10 KB

– 6 DI / 4 DO
– 2 AO

Số module mở rộng

110 × 100 × 75

Không

– 8 DI / 6 DO
– 2 AO

75 KB
4 MB
10 KB
– 14 DI / 10 DO

– 2 AO

2

Số board tín hiệu

8

1

Số module truyền thông
Bộ đếm tốc độ cao

3 ( mở rộng về phía bên trái)
3

4

Ngõ ra xung tần số cao
Thẻ nhớ

6

2
Thẻ nhớ SIMATIC (Tùy chọn)

FROFINET

1 cổng truyền Ethernet
Bảng 2.1 Một số PLC S7-1200 thông dụng

2.1.3

Ứng dụng của PLC trong đồ án:
Trong đồ án môn học chúng em chọn và sử dụng bộ điều khiển PLC S7-1200
CPU 1214C DC/DC/DC làm bộ điều khiển chính, để nhận các tín hiệu điều khiển, xử
lý theo chương trình đã được lập trình sẵn và điều khiển ngõ ra là hệ thống đèn giao
thông.
TIA Portal
Giới thiệu SIMATIC STEP 7

2.2.
2.2.1

Phần mềm cơ sở tích hợp tất cả phần mềm lập trình điều khiển cho các hệ thống
tự động hóa và truyền động điện, với tên gọi Totally Integrated Automation Portal
(TIA Portal). Đây là phần mềm lập trình điều khiển trực quan, hiệu quả và xác thực
giúp người sử dụng thiết kế toàn bộ chương trình tự động hóa một cách tối ưu chỉ
trong một giao diện phần mềm duy nhất.
Sử dụng phần mềm STEP7 cho phép bạn viết các chương trình điều khiển cho
các thiết bị trong một dự án.

13

PLC sẽ giám sát và điều khiển các thiết bị thông qua chương trình S7. Việc định
địa chỉ các Moules xuất nhập có thể được thực hiện bằng phần mềm. Chương trình sẽ
được chuyển xuống CPU bằng cáp giao tiếp.
2.2.2

2.2.3

Giao thức kết nối
Để có thể kết nối giữa thiết bị và phần mềm tia Portal cần có kết nối TCP/IP.
Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa
chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau.
Làm việc với TIA Portal V13
• Khởi động chương trình TIA Portal :
Click mở file “TIA Portal V13” trên Desktop của máy tính và click vào “Create
new project”

Hình 2.2 Giao diện ban đầu của TIA Portal V13
Sau khi tạo project sẽ xuất hiện giao diện với các lựa chọn về thiết bị lập trình :
• Devices & Networks: Chọn thiết bị lập trình, xem và thay đổi thiết bị lập
trình (bao gồm: PLC, HMI, PC system).
• PLC Programming: Lập trình cho PLC, xem và cập nhật chương trình mới.
• Visualization: Cấu hình cho giao diện HMI.
• Online & Diagnostics: kết nối trực tuyến PLC và chuẩn đoán lỗi.
Nhấp chọn Devices & Networks  nhấp “Add new device” để chọn thiết bị để
lập trình như sau:

14

Hình 2.3 Giao diện TIA Portal_1
Click vào “Configure a device”: Click vào “Add new device” và chon thiết bị.

Hình 2.4 Giao diện TIA Portal_2

Sau khi click vào CPU cần kết nối sẽ xuất hiện giao diện với nhiều cửa sổ để

thiết lập kết nối, chọn các cấu hình và màn hình lập trình chính.

15

Hình 2.5 Màn hình lập trình chính TIA Portal
•

Để viết chương trình cho PLC ta làm như sau:
•

Trên “Project tree”  PLC_1 [ CPU 1214C DC/DC/DC]  Program blocks 

•

Main [OB1].
Trên thanh công cụ bên mép phải có hỗ trợ thêm một số lệnh cơ bản hoặc ta có
thể chọn các lệnh tắt trên Favorites  Empty box  rồi dùng kéo nhả chuột
hoặc nhấn phím tắt để chọn nhóm lệnh cần sử dụng.

Hình 2.6 Màn hình lập trình chính TIA Portal
•

Để nạp chương trình cho PLC ta làm như sau:
• Click vào biểu tượng dowload “ ” trên màn hình
• Chọn Realtek PCIe GBE Family Controller, sau đó chọn Start search.
16

Hình 2.7 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_1

Search xong thì máy tính sẽ tìm được PLC như hình bên dưới, ta chọn Load để
máy tính nạp chương trình xuống cho PLC.

Hình 2.8 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_2
Tiếp theo cửa sổ Load preview xuất hiện, tiếp tục chọn Load để nạp chương trình
cho PLC.

17

Hình 2.9 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_3
Đến đây thì chương trình đã được nạp xong, ta nhấp chọn Finish.

Hình 2.10 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_4
2.3.
2.3.1

WinCC
Tổng quan về WinCC

WinCC (chữ viết tắt của Windows Control Center) đây là chương trình ứng dụng
dùng để giam sát,thu thập dữ liệu và điều khiển tự động quá trình sản xuất. Theo nghĩa
hẹp winCC là chương trình HMI (Human Machine Interface) hỗ trợ thiết kế giao diện
người – máy. Với WinCC, người sử dụng có thể tạo ra một giao diện điều khiển giúp
18

quan sát mọi hoạt động của quá trình tự động hoá một cách dễ dàng. Phần mềm
WinCC được tích hợp trong TIA Portal giúp ta dễ dàng trao đổi dữ liệu trực tiếp với
PLC.

2.3.2
Làm việc với WinCC
• Khởi tạo Wincc:

Trong màn hình giao diện của TIA Portal ta nhấn “Add new device”.

Hình 2.11 Khởi tạo màn hình WinCC_1
Xuất hiện cửa sổ, ta chọn “PC systerms”  “SIMATIC HMI application”  “
WinCC RT Professional”.

Hình 2.12 Khởi tạo màn hình WinCC_2
19

•

Kết nối WinCC với PLC:
Sau khi tạo project sẽ xuất hiện giao diện thiết bị (Device view), Chúng ta cần

chọn mạng giao tiếp truyền thông của thiết bị: Nhấn “Comunications module” 
“PROFINET/Ethernet”  “IE general”.

Hình 2.13 Kết nối WinCC với PLC_1
Tiếp theo, nhấn “Network view”  “Connections”, và Kéo thả chuột từ module
PLC sang module WinCC để kết nối.

Hình 2.14 Kết nối WinCC với PLC_1
20

•

Tạo giao diện giám sát, điều khiển trên WinCC:
Nhấn “PC-System_1”  “HMI_RT_1”  “Add new creen”. Màn hình giao diện

chính xuất hiện,

Hình 2.15 Giao dện chính của Wincc
Để lập trình, xây dựng màn hình giám sát điều khiển, chúng ta sử dụng các công
cụ trên thanh (Toolbox) và những thiết lập trong (Properties).
2.4.
Một só thiết bị khác
STT

Tên thiết bị

1

Rơle điện từ

2

Nút nhấn

3

Switch

Hình ảnh

21

4

Bộ nguồn 24V

5

Đèn báo tín hiệu

Bảng 2.2 Một số thiết bị khác

22

CHƯƠNG 3. TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN
3.1.

Yêu cầu công nghệ
Hệ thống đèn giao thông ngã tư làm việc với các chế độ
Chế độ 1: Chế độ hoạt động mặc định:
– Ban ngày:

Đèn giao thông hoạt động theo bảng sau:
Xanh 1
10s
– Ban đêm:

Vàng 1

5s

Đỏ 1
15s

Xanh 2
10s

Vàng 2
5s

Đỏ 2
15s

Đèn giao thông hoạt động ở chế độ cảnh báo, đèn xanh và đỏ ở các tuyến tắt, đèn
vàng ở tuyến 1 và tuyến 2 nháy với tần số 1Hz.
Chế độ 2: Hệ thống đèn hoạt động kết hợp thời gian thực
– Từ 6h00’ – 22h59’: Hệ thống làm việc với thời gian được đặt trong bảng trên.
– Từ 23h00’ – 5h59’: Đèn giao thông hoạt động ở chế độ cảnh báo, đèn xanh và đỏ

ở các tuyến tắt, đèn vàng ở tuyến 1 và tuyến 2 nháy với tần số 1Hz.
Chế độ 3: Ưu tiên dọc (ưu tiên tuyến 1)
Đèn xanh 1 và đỏ 2 hoạt động, tất cả các đèn còn lại tắt.
Chế độ 4: Ưu tiên ngang (ưu tiên tuyến 2)
Đèn xanh 2 và đỏ 1 hoạt động, tất cả các đèn còn lại tắt.
Nhấn nút Estop để dừng toàn bộ hệ thống
3.2.

Sơ đồ khối mô hình

Hình 3.1 Sơ đồ khối

23

Màn hình điều khiển, giám sát: Hệ thống được lập trình hiện thị trên màn hình
Wincc, chúng ta có thể giám sát, cài đặt và điều khiển hệ thống trực tiếp trên Wincc.
Hệ thống điều khiển: hệ thống những nút nhấn và switch để ta chọn các chế độ
điều khiển.
Bộ điều khiển PLC: có nhiệm vụ nhận tín hiều điều khiển và từ đó dựa vào thuật
toán đã được người dùng lập trình để xuất ra tín hiệu cho hệ thống đèn.
Hệ thống đèn giao thông: Là đối tượng được điều khiển, để hiểu thị tín hiệu đèn
giao thông.
3.3.

Lưu đồ thuật giải

Hình 3.2 Lưu đồ thuật giải

24

3.4.

Bảng gán địa chỉ
Ký hiệu

Địa chỉ

Chú thích

CĐ1

I0.0

Nút nhấn chọn chế độ 1, NO.

CĐ2

I0.1

Nút nhấn chọn chế độ 2, NO,

CĐ3

I0.2

Nút nhấn chọn chế độ 3, NO.

CĐ4

I0.3

Nút nhấn chọn chế độ 4, NO.

ESTOP

I0.4

Nút nhấn dừng hệ thống, NO.

SW

I0.5

Công tắc chọn chế độ bình thường hoặc chế độ cảnh báo,
NO.

Rtr1

Q0.0

Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn xanh tuyến 1

Rtr2

Q0.1

Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn vàng tuyến 1

Rtr3

Q0.2

Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn đỏ tuyến 1

Rtr4

Q0.3

Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn xanh tuyến 2

Rtr5

Q0.4

Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn vàng tuyến 2

Rtr6

Q0.5

Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn đỏ tuyến 2

Rtr7

Q0.6

Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn đỏ tuyến bộ 1

Rtr8

Q0.7

Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn đỏ tuyến bộ 2

Bảng 3.1 Bảng gán địa chỉ

25

kẹt xe liên tục diễn ra trên những tuyến đường lớn và nhỏ, ngã tư, .. đặt biệt là vào khunggiờ cao điểm, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy hầu hết những cột đèn giao thông đều được chỉnh theomột số giây hay phút cố định và thắt chặt nào đó và dẫn đến khi lưu thông trên những tuyến đường, dù tuyến đường đó đông hay không đông thì đèn giao thông vẫn chạy theo số giây đãđược thiết lập sẵn, không có sự biến hóa dẫn đến yếu tố ùn tắc diễn ra liên tục. Và khi nhận thấy được yếu tố này, nhóm em đã điều tra và nghiên cứu và chọn đề tài : “ Môhình tinh chỉnh và điều khiển đèn giao thông ngã tư ”. Đề tài này cũng không quá lạ lẫm với mọi người, nhưng đến với đề tài này nhómchúng em muốn hướng đến là một quy mô đèn giao thông có rất đầy đủ những số những chế độđể hoàn toàn có thể tối ưu, gồm có chính sách ưu tiện dọc, ưu tiên ngang, chính sách hoạt động giải trí theothời gian thực và đặc biệt quan trọng hơn chúng em tạo ra giao diện Wincc hoàn toàn có thể giám sát, điềukhiển và kiểm soát và điều chỉnh thời hạn đơn thuần hơn. Đề tài này giúp chúng em hiểu rõ hơn về PLC, đồng thời tích góp thêm nhiềukiến thức mới. Đặc biệt là những kinh nghiệm tay nghề trong quy trình lắp mạch, nhóm được cọxát nhiều hơn, tiếp xúc trong thực tiễn việc làm bên ngoài nhiều hơn về cách lắp ráp và đi dâythiết bị. Thực tế tuy nhiên do thời hạn và kiến thức và kỹ năng hạn chế, nên đề tài còn nhiều điểm thiếusót. Nhóm rất mong nhận được sự góp ý của những thầy cô để hoàn toàn có thể năng cao chất lượngcủa đề tài và tăng trưởng hơn. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn ! LỜI CẢM ƠNChúng em xin gửi đến Quý thầy cô trong trường Cao đẳng Công Thương ThànhPhố Hồ Chí Minh và giáo viên khoa Điện – Điện tử lời cảm ơn chân thành nhất. Đặcbiệt là cô Tống Thị Hiếu đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành xong đề tài “ Môhình điều khiển và tinh chỉnh đèn giao thông ngã tư ”. Nhóm em xin kính chúc Quý thầy cô thậtnhiều sức khỏe thể chất, niềm tin để liên tục triển khai thiên chức cao đẹp truyền đạt kiến thứccho thế hệ tương lai. Chúng em xin chân thành cảm ơn ! NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪNNhận xét chung : Ưu điểm : – Nhóm tự giác triển khai những trách nhiệm được giao trong đồ án ; – Các thành viên trong nhóm tích cực và đoàn kết trong quy trình triển khai đồ án ; – Nhóm đã hoàn thành xong quy mô đồ án đúng quá trình ; – Mô hình quản lý và vận hành không thay đổi, bảo vệ được nhu yếu của đồ án. Hạn chế : – Mô hình đồ án của nhóm còn đơn thuần ; Đánh giá : ( Được phép bảo vệ hay không được phép bảo vệ ) Toàn bộ sinh viên trong nhóm đều được bảo vệ đồ án. Tp. HCM, ngày 24 tháng 06 năm 2019G iáo viên hướng dẫnTống Thị HiếuTIẾN ĐỘ THỰC HIỆN CỦA ĐỒ ÁN MÔN HỌCTên đề tài : MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG NGÃ TƯNgày giao đề tài : 18 / 02/2019 ; Tuần thứ : 2N gày triển khai xong đề tài : 25/06/2019 ; Tuần thứ : 20S inh viên thực thi : Họ tên sinh viên 1 : Ngô Thanh Quốc PhongMssv : 2117150047H ọ tên sinh viên 2 : Trần Hồng PhươngMssv : 2117150049H ọ tên sinh viên 3 : Đỗ Anh SơnMssv : 2116150047H ọ tên sinh viên 4 : Mai Trần Thế SơnMssv : 2117150052H ọ tên sinh viên 5 : Nguyễn Nhật TiếnMssv : 2116150056T uần / ngàyTuần 218 / 02/19 – 24/02/2019 Tuần 3 – 425 / 02/19 – 10/03/19 Tuần 5 – 811 / 03/19 – 31/03/19 Tuần 9 – 1201/04/19 – 21/04/19 Tuần 12 – 2022/04/19 – 23/06/19 Nội dung – việc làm thực hiệnNhận đề tàiPhân tích đề tàiTính chọn thiết bịMua thiết bịThiết kế sơ đồ phần cứngThiết kế bản vẽ sắp xếp thiết bịThiết kế lưu đồ thuật toán và viết chương trình điều khiểnThiết kế tủ điệnTiến hành lắp tủ điệnViết báo cáoHoàn thiện mô hìnhTest quy mô và khắc phục lỗiViết báo cáo giải trình đồ ánXác nhận của giáo viên hướng dẫnTống Thị HiếuLỜI CAM ĐOANEm xin cam kết đề tài : “ Mô hình tinh chỉnh và điều khiển đèn giao thông ngã tư ” là mộtsản phẩm mà nhóm em đã nỗ lực nghiên cứu và điều tra và học tập ở trường. Đề tài là do chúngem tự thực thi dựa vào một số ít tài liệu tìm hiểu thêm, thầy cô, bè bạn. Trong quá trìnhviết báo cáo giải trình có sự tìm hiểu thêm 1 số ít tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, dưới sự góp ý vàhướng dẫn của Cô Tống Thị Hiếu, Khoa Điện – Điện tử trường Cao đẳng CôngThương TP Hồ Chí Minh. Nếu không đúng với những gì nêu trên chúng emxin chịu trọn vẹn nghĩa vụ và trách nhiệm. DANH MỤC HÌNHDANH MỤC BẢNGCHƯƠNG 1.1.1. TỔNG QUAN CHUNGLý do chọn đề tàiNhằm ứng dụng kiến thức và kỹ năng đã học ở trường, sự hướng dẫn của giáo viên về thiếtkế, lập trình, đấu dây và sự ứng dụng thực tiễn của chuyên ngành Điện – điện tử qua cácmôn học ở trường, nhóm em muốn phong cách thiết kế được một mạng lưới hệ thống bao hàm tổng thể những điềutrên vào một đề tài đơn cử tương quan đến nó. Mô hình tinh chỉnh và điều khiển đèn và giám sát giao thông ngã tư đã Open nhiều tronglĩnh vực giao thông vận tải đường bộ và được sử dụng thoáng đãng trong giao thông đường đi bộ, đường tàu, … nhưng vẫn còn 1 số ít điểm chưa hoàn hảo về thời hạn, gây ra sự ùntắc, kẹt xe liên tục trên những tuyến đường vào giờ cao điểm. Với mong ước giảm thiểu thực trạng trên nên nhóm đã đi đến quyết định hành động chọnđề tài : “ Mô hình điều khiển và tinh chỉnh đèn giao thông ngã tư ”. 1.2. Mục tiêu của đề tàiThiết kế, thiết kế xây dựng quy mô điều khiển và tinh chỉnh đèn giao thông ; Lập trình PLC tinh chỉnh và điều khiển đèn giao thông ở nhiều chính sách : F Chế độ thông thường : mạng lưới hệ thống đèn giao thông hoạt động giải trí với thời hạn đượccài đặt trước. Chế độ cảnh báo nhắc nhở : mạng lưới hệ thống đèn hoạt động giải trí ở chính sách cảnh báo nhắc nhở, tổng thể đèn xanhvà đỏ ở hai tuyến ngừng hoạt động giải trí, đèn vàng ở cả hai tuyến nháy với tần số 1H z. Chế độ ưu tiên dọc : mạng lưới hệ thống đèn giao thông hoạt động giải trí được cho phép ưu tiêntuyến đường số 1. Chế độ ưu tiên ngang : mạng lưới hệ thống đèn giao thông hoạt đồng được cho phép ưu tiêntuyến đường số 2. Chế độ tích hợp với thời hạn thực : mạng lưới hệ thống đèn giao thông hoạt động giải trí tựđộng, vào ban ngày ( 6 h00 → 22 h59 ) đèn hoạt động giải trí ở chính sách thông thường, vàoban đêm ( 23 h00 → 5 h59 ) đèn hoạt động giải trí ở chính sách cảnh báo nhắc nhở. Lập trình màn hình hiển thị được cho phép kiểm soát và điều chỉnh thời hạn đèn theo mong ước. Điều khiển đèn giao thông ở những tuyến đường đi bộ. Thiết kế tủ điều khiển và tinh chỉnh mạng lưới hệ thống ; Xây dựng màn hình hiển thị tinh chỉnh và điều khiển, giám sát mạng lưới hệ thống đèn giao thông trên Wincc ; 1.3. Phương pháp triển khai đề tàiCác bước triển khai đề tài : 10P hân tích đề bàiTính chọn thiết bịLập trình, mô phỏng hệ thốngThiết kế sơ đồ phần cứngKết nối thiết bị11CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾTBộ tinh chỉnh và điều khiển PLC S7-1200Giới thiệu chung về PLC S7-12002. 1.2.1. 1B ộ điều khiển và tinh chỉnh PLC S7-1200 là bộ tinh chỉnh và điều khiển logic lập trình ( PLC ) được sử dụnglinh hoạt và năng lực lan rộng ra tương thích so với mạng lưới hệ thống vừa và nhỏ. Thiết kế nhỏ gọn, thông số kỹ thuật linh động, tương hỗ can đảm và mạnh mẽ về tập lệnh đã làm cho PlCS7-1200 trở thành một giải pháp tuyệt đối trong việc làm tinh chỉnh và điều khiển, ứng dụng trongthực tế. Hình 2.1 Bộ điều khiển và tinh chỉnh PLC S7 – 1200C ấu tạo gồm 4 bộ phận cơ bản : bộ xử lí, bộ nhớ, bộ nguồn, tiếp xúc xuất / nhập. Bộ xử lí còn được gọi là bộ xử lí TT ( CPU ), chứa bộ vi xử lí, biên dịch những tínhhiệu nhập và triển khai những hoạt động giải trí điều khiển và tinh chỉnh theo chương trình được lưu trong bộnhớ PLC. Truyền những quyết định hành động dưới dạng tín hiệu hoạt động giải trí những thiết bị xuất. Bộ nguồn có trách nhiệm cấp nguồn điện cần cho thiết bị giải quyết và xử lý và những mạch điện trongmodule tiếp xúc nhập và xuất hoạt động giải trí. Bộ nhớ là nơi tàng trữ chương trình được sử dụng cho những hoạt động giải trí điều khiển và tinh chỉnh dưới sựkiểm soát của bộ vi xử lí. Các thành phần nhập và xuất ( input / output ) là nơi bộ nhớ nhận thông tin từ những thiết bịngoài vi và truyền thông online đến những thiết bị điều khiển và tinh chỉnh. 2.1.2 Một số module PLC S7-120012Chức năngCPU 1211CK ích thước vật lýCPU 1212CCPU 1214C90 × 100 × 75B ộ nhớ người dùng – Work – Load – RetentiveI / O tích hợp cục bộ – Kiểu số – Kiểu tương tự30 KB1 MB10 KB50 KB1 MB10 KB – 6 DI / 4 DO – 2 AOSố module mở rộng110 × 100 × 75K hông – 8 DI / 6 DO – 2 AO75 KB4 MB10 KB – 14 DI / 10 DO – 2 AOSố board tín hiệuSố module truyền thôngBộ đếm vận tốc cao3 ( lan rộng ra về phía bên trái ) Ngõ ra xung tần số caoThẻ nhớThẻ nhớ SIMATIC ( Tùy chọn ) FROFINET1 cổng truyền EthernetBảng 2.1 Một số PLC S7-1200 thông dụng2. 1.3 Ứng dụng của PLC trong đồ án : Trong đồ án môn học chúng em chọn và sử dụng bộ điều khiển và tinh chỉnh PLC S7-1200CPU 1214C DC / DC / DC làm bộ điều khiển và tinh chỉnh chính, để nhận những tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển, xửlý theo chương trình đã được lập trình sẵn và tinh chỉnh và điều khiển ngõ ra là mạng lưới hệ thống đèn giaothông. TIA PortalGiới thiệu SIMATIC STEP 72.2.2. 2.1 Phần mềm cơ sở tích hợp toàn bộ ứng dụng lập trình tinh chỉnh và điều khiển cho những hệ thốngtự động hóa và truyền động điện, với tên gọi Totally Integrated Automation Portal ( TIA Portal ). Đây là ứng dụng lập trình tinh chỉnh và điều khiển trực quan, hiệu suất cao và xác thựcgiúp người sử dụng phong cách thiết kế hàng loạt chương trình tự động hóa một cách tối ưu chỉtrong một giao diện ứng dụng duy nhất. Sử dụng ứng dụng STEP7 được cho phép bạn viết những chương trình tinh chỉnh và điều khiển chocác thiết bị trong một dự án Bất Động Sản. 13PLC sẽ giám sát và điều khiển và tinh chỉnh những thiết bị trải qua chương trình S7. Việc địnhđịa chỉ những Moules xuất nhập hoàn toàn có thể được triển khai bằng ứng dụng. Chương trình sẽđược chuyển xuống CPU bằng cáp tiếp xúc. 2.2.22. 2.3 Giao thức kết nốiĐể hoàn toàn có thể liên kết giữa thiết bị và ứng dụng tia Portal cần có liên kết TCP / IP.Để PC và SIMATIC S7-1200 hoàn toàn có thể tiếp xúc với nhau, điều quan trọng là những địachỉ IP của cả hai thiết bị phải tương thích với nhau. Làm việc với TIA Portal V13 • Khởi động chương trình TIA Portal : Click mở file “ TIA Portal V13 ” trên Desktop của máy tính và click vào “ Createnew project ” Hình 2.2 Giao diện bắt đầu của TIA Portal V13Sau khi tạo project sẽ Open giao diện với những lựa chọn về thiết bị lập trình : • Devices và Networks : Chọn thiết bị lập trình, xem và biến hóa thiết bị lậptrình ( gồm có : PLC, HMI, PC system ). • PLC Programming : Lập trình cho PLC, xem và update chương trình mới. • Visualization : Cấu hình cho giao diện HMI. • Online và Diagnostics : liên kết trực tuyến PLC và chuẩn đoán lỗi. Nhấp chọn Devices và Networks  nhấp “ Add new device ” để chọn thiết bị đểlập trình như sau : 14H ình 2.3 Giao diện TIA Portal_1Click vào “ Configure a device ” : Click vào “ Add new device ” và chon thiết bị. Hình 2.4 Giao diện TIA Portal_2Sau khi click vào CPU cần liên kết sẽ Open giao diện với nhiều hành lang cửa số đểthiết lập liên kết, chọn những thông số kỹ thuật và màn hình hiển thị lập trình chính. 15H ình 2.5 Màn hình lập trình chính TIA PortalĐể viết chương trình cho PLC ta làm như sau : Trên “ Project tree ”  PLC_1 [ CPU 1214C DC / DC / DC ]  Program blocks  Main [ OB1 ]. Trên thanh công cụ bên mép phải có tương hỗ thêm một số ít lệnh cơ bản hoặc ta cóthể chọn những lệnh tắt trên Favorites  Empty box  rồi dùng kéo nhả chuộthoặc nhấn phím tắt để chọn nhóm lệnh cần sử dụng. Hình 2.6 Màn hình lập trình chính TIA PortalĐể nạp chương trình cho PLC ta làm như sau : • Click vào hình tượng dowload “ ” trên màn hình hiển thị • Chọn Realtek PCIe GBE Family Controller, sau đó chọn Start search. 16H ình 2.7 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_1Search xong thì máy tính sẽ tìm được PLC như hình bên dưới, ta chọn Load đểmáy tính nạp chương trình xuống cho PLC.Hình 2.8 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_2Tiếp theo hành lang cửa số Load preview Open, liên tục chọn Load để nạp chương trìnhcho PLC. 17H ình 2.9 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_3Đến đây thì chương trình đã được nạp xong, ta nhấp chọn Finish. Hình 2.10 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_42. 3.2.3. 1W inCCTổng quan về WinCCWinCC ( chữ viết tắt của Windows Control Center ) đây là chương trình ứng dụngdùng để giam sát, thu thập dữ liệu và điều khiển và tinh chỉnh tự động hóa quy trình sản xuất. Theo nghĩahẹp winCC là chương trình HMI ( Human Machine Interface ) tương hỗ phong cách thiết kế giao diệnngười – máy. Với WinCC, người sử dụng hoàn toàn có thể tạo ra một giao diện tinh chỉnh và điều khiển giúp18quan sát mọi hoạt động giải trí của quy trình tự động hóa một cách thuận tiện. Phần mềmWinCC được tích hợp trong TIA Portal giúp ta thuận tiện trao đổi tài liệu trực tiếp vớiPLC. 2.3.2 Làm việc với WinCC • Khởi tạo Wincc : Trong màn hình hiển thị giao diện của TIA Portal ta nhấn “ Add new device ”. Hình 2.11 Khởi tạo màn hình hiển thị WinCC_1Xuất hiện hành lang cửa số, ta chọn “ PC systerms ”  “ SIMATIC HMI application ”  “ WinCC RT Professional ”. Hình 2.12 Khởi tạo màn hình hiển thị WinCC_219Kết nối WinCC với PLC : Sau khi tạo project sẽ Open giao diện thiết bị ( Device view ), Chúng ta cầnchọn mạng tiếp xúc tiếp thị quảng cáo của thiết bị : Nhấn “ Comunications module ”  “ PROFINET / Ethernet ”  “ IE general ”. Hình 2.13 Kết nối WinCC với PLC_1Tiếp theo, nhấn “ Network view ”  “ Connections ”, và Kéo thả chuột từ modulePLC sang module WinCC để liên kết. Hình 2.14 Kết nối WinCC với PLC_120Tạo giao diện giám sát, điều khiển và tinh chỉnh trên WinCC : Nhấn “ PC-System_1 ”  “ HMI_RT_1 ”  “ Add new creen ”. Màn hình giao diệnchính Open, Hình 2.15 Giao dện chính của WinccĐể lập trình, kiến thiết xây dựng màn hình hiển thị giám sát tinh chỉnh và điều khiển, tất cả chúng ta sử dụng những côngcụ trên thanh ( Toolbox ) và những thiết lập trong ( Properties ). 2.4. Một só thiết bị khácSTTTên thiết bịRơle điện từNút nhấnSwitchHình ảnh21Bộ nguồn 24V Đèn báo tín hiệuBảng 2.2 Một số thiết bị khác22CHƯƠNG 3. TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN3. 1. Yêu cầu công nghệHệ thống đèn giao thông ngã tư thao tác với những chế độChế độ 1 : Chế độ hoạt động giải trí mặc định : – Ban ngày : Đèn giao thông hoạt động giải trí theo bảng sau : Xanh 110 s – Ban đêm : Vàng 15 sĐỏ 115 sXanh 210 sVàng 25 sĐỏ 215 sĐèn giao thông hoạt động giải trí ở chính sách cảnh báo nhắc nhở, đèn xanh và đỏ ở những tuyến tắt, đènvàng ở tuyến 1 và tuyến 2 nháy với tần số 1H z. Chế độ 2 : Hệ thống đèn hoạt động giải trí phối hợp thời hạn thực – Từ 6 h00 ’ – 22 h59 ’ : Hệ thống thao tác với thời hạn được đặt trong bảng trên. – Từ 23 h00 ’ – 5 h59 ’ : Đèn giao thông hoạt động giải trí ở chính sách cảnh báo nhắc nhở, đèn xanh và đỏở những tuyến tắt, đèn vàng ở tuyến 1 và tuyến 2 nháy với tần số 1H z. Chế độ 3 : Ưu tiên dọc ( ưu tiên tuyến 1 ) Đèn xanh 1 và đỏ 2 hoạt động giải trí, tổng thể những đèn còn lại tắt. Chế độ 4 : Ưu tiên ngang ( ưu tiên tuyến 2 ) Đèn xanh 2 và đỏ 1 hoạt động giải trí, tổng thể những đèn còn lại tắt. Nhấn nút Estop để dừng hàng loạt hệ thống3. 2. Sơ đồ khối mô hìnhHình 3.1 Sơ đồ khối23Màn hình tinh chỉnh và điều khiển, giám sát : Hệ thống được lập trình hiện thị trên màn hìnhWincc, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể giám sát, thiết lập và điều khiển và tinh chỉnh mạng lưới hệ thống trực tiếp trên Wincc. Hệ thống điều khiển và tinh chỉnh : mạng lưới hệ thống những nút nhấn và switch để ta chọn những chế độđiều khiển. Bộ điều khiển và tinh chỉnh PLC : có trách nhiệm nhận tín hiều điều khiển và tinh chỉnh và từ đó dựa vào thuậttoán đã được người dùng lập trình để xuất ra tín hiệu cho mạng lưới hệ thống đèn. Hệ thống đèn giao thông : Là đối tượng người dùng được tinh chỉnh và điều khiển, để hiểu thị tín hiệu đèngiao thông. 3.3. Lưu đồ thuật giảiHình 3.2 Lưu đồ thuật giải243. 4. Bảng gán địa chỉKý hiệuĐịa chỉChú thíchCĐ1I0. 0N út nhấn chọn chính sách 1, NO.CĐ 2I0. 1N út nhấn chọn chính sách 2, NO, CĐ3I0. 2N út nhấn chọn chính sách 3, NO.CĐ 4I0. 3N út nhấn chọn chính sách 4, NO.ESTOPI 0.4 Nút nhấn dừng mạng lưới hệ thống, NO.SWI 0.5 Công tắc chọn chính sách thông thường hoặc chính sách cảnh báo nhắc nhở, NO.Rtr 1Q0. 0C uộn dây Rơ le trung gian điều khiển và tinh chỉnh đèn xanh tuyến 1R tr2Q0. 1C uộn dây Rơ le trung gian tinh chỉnh và điều khiển đèn vàng tuyến 1R tr3Q0. 2C uộn dây Rơ le trung gian điều khiển và tinh chỉnh đèn đỏ tuyến 1R tr4Q0. 3C uộn dây Rơ le trung gian điều khiển và tinh chỉnh đèn xanh tuyến 2R tr5Q0. 4C uộn dây Rơ le trung gian điều khiển và tinh chỉnh đèn vàng tuyến 2R tr6Q0. 5C uộn dây Rơ le trung gian điều khiển và tinh chỉnh đèn đỏ tuyến 2R tr7Q0. 6C uộn dây Rơ le trung gian tinh chỉnh và điều khiển đèn đỏ tuyến bộ 1R tr8Q0. 7C uộn dây Rơ le trung gian tinh chỉnh và điều khiển đèn đỏ tuyến bộ 2B ảng 3.1 Bảng gán địa chỉ25

Source: https://vh2.com.vn
Category : Tin Học