Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƢƠNG TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
GVHD: ThS.TỐNG THỊ HIẾU
SVTH: 1) Ngô Thanh Quốc Phong – MSSV 2117150047
2) Trần Hồng Phƣơng – MSSV 2117150049
3) Đỗ Anh Sơn – MSSV 2116150047
4) Mai Trần Thế Sơn – MSSV 2117150052
5) Nguyễn Nhật Tiến – MSSV 2116150056
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2019
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Đề tài:
MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN
GIAO THÔNG NGÃ TƢ
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................................ ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN .................................................................................... iii
TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN CỦA ĐỒ ÁN MÔN HỌC ................................................................................ iv
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................................................ vi
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................................................. vii
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CHUNG .................................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài .........................................................................................................................1
1.2. Mục tiêu của đề tài ......................................................................................................................1
1.3. Phƣơng pháp thực hiện đề tài ......................................................................................................1
Các bƣớc thực hiện đề tài: ....................................................................................................................2
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .....................................................................................................3
2.1. Bộ điều khiển PLC S7-1200 ........................................................................................................3
2.1.1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200 .......................................................................................3
2.1.2 Một số module PLC S7-1200 ..............................................................................................4
2.1.3 Ứng dụng của PLC trong đồ án: ..........................................................................................4
2.2. TIA Portal ....................................................................................................................................4
2.2.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 ..............................................................................................4
2.2.2 Giao thức kết nối .................................................................................................................5
2.2.3 Làm việc với TIA Portal V13 ..............................................................................................5
2.3. WinCC .........................................................................................................................................9
2.3.1 Tổng quan về WinCC ..........................................................................................................9
2.3.2 Làm việc với WinCC ........................................................................................................ 10
2.4. Một só thiết bị khác .................................................................................................................. 12
CHƢƠNG 3. TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN ......................................................................... 14
3.1. Yêu cầu công nghệ ................................................................................................................... 14
3.2. Sơ đồ khối mô hình .................................................................................................................. 14
3.3. Lƣu đồ thuật giải ...................................................................................................................... 15
3.4. Bảng gán địa chỉ ....................................................................................................................... 16
3.5. Sơ đồ nối dây ............................................................................................................................ 17
3.6. Mô hình đồ án........................................................................................................................... 18
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ....................................................................................... 19
4.1. Mô hình thực nghiệm ............................................................................................................... 19
4.2. Kết quả vận hành chế độ 1 ....................................................................................................... 19
4.3. Kết quả vận hành chế độ 2 ....................................................................................................... 21
4.4. Kết quả vận hành chế độ 3 ....................................................................................................... 21
4.5. Kết quả vận hành chế độ 4 ....................................................................................................... 22
4.6. Cài đặt vận hành ....................................................................................................................... 22
4.6.1. Cài đặt phân quyền ........................................................................................................... 22
4.6.2. Cài đặt thời gian ................................................................................................................ 23
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN ................................................................................................................. 24
5.1. Kết quả đạt đƣợc ...................................................................................................................... 24
5.2. Hạn chế của đề tài .................................................................................................................... 24
5.3. Hƣớng phát triển của đề tài ...................................................................................................... 24
PHỤ LỤC ..................................................................................................................................... 26
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................................... 34
i
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 đƣờng lớn và nhỏ, ngã tƣ,.. đặt biệt là vào khung
giờ cao điểm, chúng ta có thể thấy hầu hết các cột đèn giao thông đều đƣợc chỉnh theo
một số giây hay phút cố định nào đó và dẫn đến khi lƣu thông trên các tuyến đƣờng,
dù tuyến đƣờng đó đông hay không đông thì đèn giao thông vẫn chạy theo số giây đã
đƣợc cài đặt sẵn, không có sự thay đổi dẫn đến vấn đề ùn tắc diễn ra liên tục.
Và khi nhận thấy đƣợc 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 ngƣời, nhƣng đến với đề tài này nhóm
chúng em muốn hƣớng đến là một mô hình đèn giao thông có đầy đủ các số các chế độ
để có thể tối ƣu, bao gồm chế độ ƣu tiện dọc, ƣu 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 đƣợc 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 đƣợc sự góp ý của các thầy cô để có thể năng cao chất lƣợng
của đề tài và phát triển hơn.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!
ii
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin gửi đến Quý thầy cô trong trƣờng Cao đẳng Công Thƣơng 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 hƣớng 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!
iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
Nhận xét chung:
Ưu điểm:
- Nhóm tự giác thực hiện các nhiệm vụ đƣợc 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 đƣợc yêu cầu của đồ án.
Hạn chế:
- Mô hình đồ án của nhóm còn đơn giản;
Đánh giá: (Đƣợc phép bảo vệ hay không đƣợc phép bảo vệ)
Toàn bộ sinh viên trong nhóm đều đƣợc bảo vệ đồ án.
Tp.HCM, ngày 24 tháng 06 năm 2019
Giáo viên hƣớng dẫn
Tống Thị Hiếu
iv
TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN CỦA ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tên đề tài: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG NGÃ TƢ
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 Phƣơng 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 Nội dung – công việc thực hiện
Tuần 2
18/02/19 – 24/02/2019
- Nhận đề tài
- Phân tích đề tài
- Tính chọn thiết bị
Tuần 3 - 4
25/02/19 - 10/03/19
- Mua thiết bị
- Thiết kế sơ đồ phần cứng
Tuần 5 - 8
11/03/19 - 31/03/19
- Thiết kế bản vẽ bố trí thiết bị
- Thiết kế lƣu đồ thuật toán và viết chƣơng trình điều khiển
Tuần 9 - 12
01/04/19 - 21/04/19
- Thiết kế tủ điện
- Tiến hành lắp tủ điện
- Viết báo cáo
Tuần 12 - 20
22/04/19 - 23/06/19
- Hoàn thiện mô hình
- Test mô hình và khắc phục lỗi
- Viết báo cáo đồ án
Xác nhận của giáo viên hƣớng dẫn
Tống Thị Hiếu
v
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 trƣờng. 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, dƣới sự góp ý và
hƣớng dẫn của Cô Tống Thị Hiếu, Khoa Điện – Điện tử trƣờng Cao đẳng Công
Thƣơng Thành Phố Hồ Chí Minh. Nếu không đúng với những gì nêu trên chúng em
xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Bộ điều khiển PLC S7 – 1200 .......................................................................... 3
Hình 2.2 Giao diện ban đầu của TIA Portal V13 ........................................................... 5
Hình 2.3 Giao diện TIA Portal_1 .................................................................................... 6
Hình 2.4 Giao diện TIA Portal_2 ................................................................................... 6
Hình 2.5 Màn hình lập trình chính TIA Portal ................................................................ 7
Hình 2.6 Màn hình lập trình chính TIA Portal ............................................................... 7
Hình 2.7 Nạp chƣơng trình cho PLC từ TIA Portal_1 .................................................... 8
Hình 2.8 Nạp chƣơng trình cho PLC từ TIA Portal_2 ................................................... 8
Hình 2.9 Nạp chƣơng trình cho PLC từ TIA Portal_3 .................................................... 9
Hình 2.10 Nạp chƣơng trình cho PLC từ TIA Portal_4 ................................................. 9
Hình 2.11 Khởi tạo màn hình WinCC_1 ...................................................................... 10
Hình 2.12 Khởi tạo màn hình WinCC_2 ....................................................................... 11
Hình 2.13 Kết nối WinCC với PLC_1 .......................................................................... 11
Hình 2.14 Kết nối WinCC với PLC_1 ......................................................................... 12
Hình 2.15 Giao dện chính của Wincc ............................................................................ 12
Hình 3.1 Sơ đồ khối ....................................................................................................... 14
Hình 3.2 Lƣu đồ thuật giải............................................................................................. 15
Hình 3.3 Sơ đồ nối dây .................................................................................................. 17
Hình 3.4 Mô hình đồ án điều khiển đèn giao thông ngã tƣ. .......................................... 18
Hình 4.1 Mô hình thực tế............................................................................................... 19
Hình 4.2 Mô hình trên Wincc ........................................................................................ 19
Hình 4.3 Đăng nhập hệ thống ........................................................................................ 23
Hình 4.4 Cài đặt thời gian ............................................................................................. 23
vii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1 Một số PLC S7-1200 thông dụng ................................................................... 4
Bảng 2. 2 Một số thiết bị khác ....................................................................................... 13
Bảng 3. 1 Bảng gán địa chỉ ............................................................................................ 16
Bảng 4. 1 Bảng chế độ phân quyền ............................................................................... 22
1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CHUNG
1.1. Lý do chọn đề tài
Nhằm ứng dụng kiến thức đã học ở trƣờng, sự hƣớng 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 trƣờng, nhóm em muốn thiết kế đƣợc 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 tƣ đã xuất hiện nhiều trong
lĩnh vực giao thông vận tải và đƣợc sử dụng rộng rãi trong giao thông đƣờng bộ,
đƣờng sắt,…nhƣng vẫn còn một số điểm chƣa hoàn chỉnh về thời gian, gây ra sự ùn
tắc, kẹt xe liên tục trên các tuyến đƣờng 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 thƣờng: hệ thống đèn giao thông hoạt động với thời gian đƣợc
cài đặt trƣớc.
F 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
Hz.
F Chế độ ƣu tiên dọc: hệ thống đèn giao thông hoạt động cho phép ƣu tiên
tuyến đƣờng số 1.
F Chế độ ƣu tiên ngang: hệ thống đèn giao thông hoạt đồng cho phép ƣu tiên
tuyến đƣờng số 2.
F 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 thƣờng, 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 đƣờng 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. Phƣơng pháp thực hiện đề tài
2
Các bƣớc thực hiện đề tài:
Phân tích đề bài
Lập trình, mô
phỏng hệ thống
Thiết kế sơ đồ
phần cứng
Kết nối thiết bị
Tính chọn thiết
bị
3
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Bộ điều khiển PLC S7-1200
2.1.1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200
Bộ điều khiển PLC S7-1200 là bộ điều khiển logic lập trình (PLC) đƣợc 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 đƣợc 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 chƣơng trình đƣợc lƣu
trong bộ nhớ PLC. Truyền các quyết định dƣới 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 lƣu trữ chƣơng trình đƣợc sử dụng cho các hoạt động điều khiển
dƣới 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.
4
2.1.2 Một số module PLC S7-1200
Chức năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C
Kích thƣớc vật lý 90 × 100 × 75 110 × 100 × 75
Bộ nhớ ngƣời dùng
- Work
- Load
- Retentive
30 KB
1 MB
10 KB
50 KB
1 MB
10 KB
75 KB
4 MB
10 KB
I/O tích hợp cục bộ
- Kiểu số
- Kiểu tƣơng tự
- 6 DI / 4 DO
- 2 AO
- 8 DI / 6 DO
- 2 AO
- 14 DI / 10 DO
- 2 AO
Số module mở rộng Không 2 8
Số board tín hiệu 1
Số module truyền thông 3 ( mở rộng về phía bên trái)
Bộ đếm tốc độ cao 3 4 6
Ngõ ra xung tần số cao 2
Thẻ nhớ 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 chƣơng trình đã đƣợc lập trình sẵn và điều khiển ngõ ra là hệ thống đèn giao
thông.
2.2. TIA Portal
2.2.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7
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
5
giúp ngƣời sử dụng thiết kế toàn bộ chƣơng trình tự động hóa một cách tối ƣu chỉ
trong một giao diện phần mềm duy nhất.
Sử dụng phần mềm STEP7 cho phép bạn viết các chƣơng trình điều khiển cho
các thiết bị trong một dự án.
PLC sẽ giám sát và điều khiển các thiết bị thông qua chƣơng trình S7. Việc định
địa chỉ các Moules xuất nhập có thể đƣợc thực hiện bằng phần mềm. Chƣơng trình sẽ
đƣợc chuyển xuống CPU bằng cáp giao tiếp.
2.2.2 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.
2.2.3 Làm việc với TIA Portal V13
Khởi động chƣơng 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 chƣơng trình mới.
Visualization: Cấu hình cho giao diện HMI.
6
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 nhƣ sau:
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
7
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.
Hình 2.5 Màn hình lập trình chính TIA Portal
Để viết chƣơng trình cho PLC ta làm nhƣ 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
8
Để nạp chƣơng trình cho PLC ta làm nhƣ sau:
Click vào biểu tƣợng dowload “ ” trên màn hình
Chọn Realtek PCIe GBE Family Controller, sau đó chọn Start search.
Hình 2.7 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_1
Search xong thì máy tính sẽ tìm đƣợc PLC nhƣ hình bên dƣới, ta chọn Load để
máy tính nạp chƣơng trình xuống cho PLC.
Hình 2.8 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_2
9
Tiếp theo cửa sổ Load preview xuất hiện, tiếp tục chọn Load để nạp chƣơng trình
cho PLC.
Hình 2.9 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_3
Đến đây thì chƣơng trình đã đƣợc nạp xong, ta nhấp chọn Finish.
Hình 2.10 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_4
2.3. WinCC
2.3.1 Tổng quan về WinCC
10
WinCC (chữ viết tắt của Windows Control Center) đây là chƣơng 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 chƣơng trình HMI (Human Machine Interface) hỗ trợ thiết kế giao diện
ngƣời – máy. Với WinCC, ngƣời sử dụng có thể tạo ra một giao diện điều khiển giúp
quan sát mọi hoạt động của quá trình tự động hoá một cách dễ dàng. Phần mềm
WinCC đƣợc 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”.
11
Hình 2.12 Khởi tạo màn hình WinCC_2
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.
12
Hình 2.14 Kết nối WinCC với PLC_1
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
13
STT Tên thiết bị Hình ảnh
1 Rơle điện từ
2 Nút nhấn
3 Switch
4 Bộ nguồn 24V
5 Đèn báo tín hiệu
Bảng 2.2 Một số thiết bị khác
14
CHƢƠNG 3. TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN
3.1. Yêu cầu công nghệ
Hệ thống đèn giao thông ngã tƣ 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 Vàng 1 Đỏ 1 Xanh 2 Vàng 2 Đỏ 2
10s 5s 15s 10s 5s 15s
- Ban đêm:
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’ – 22
h59’: Hệ thống làm việc với thời gian đƣợc đặt trong bảng trên.
- Từ 23h00’ – 5
h59’: 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: Ƣu tiên dọc (ƣu tiên tuyến 1)
Đèn xanh 1 và đỏ 2 hoạt động, tất cả các đèn còn lại tắt.
Chế độ 4: Ƣu tiên ngang (ƣu 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
15
Màn hình điều khiển, giám sát: Hệ thống đƣợc 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 đƣợc ngƣời dùng lập trình để xuất ra tín hiệu cho hệ thống đèn.
Hệ thống đèn giao thông: Là đối tƣợng đƣợc điều khiển, để hiểu thị tín hiệu đèn
giao thông.
3.3. Lƣu đồ thuật giải
Hình 3.2 Lưu đồ thuật giải
Đ𝟏+
16
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 thƣờng 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
19
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
4.1. Mô hình thực nghiệm
Hình 4.1 Mô hình thực tế
Hình 4.2 Mô hình trên Wincc
4.2. Kết quả vận hành chế độ 1
Khi nhấn nút Chế độ 1, Switch ở chế độ Off thì hệ thông hoạt động ở chế độ bình
thƣờng với thời gian mặc định:
Đầu tiên: Xanh1 , Đỏ 2 hoạt động và đồng thời tuyến đi bộ Đỏ 1, Xanh 2 sáng.
Sau 10s: Xanh 1 tắt, Vàng 1 và Đỏ 2 hoạt động. Tuyến đi bộ Đỏ 1, Xanh 2 vẫn sáng.
20
Sau 5s: Vàng 1, Đỏ 2 tắt, Đỏ 1, Xanh 2 hoạt động. Tuyến đi bộ Đỏ 1, Xanh 2 tắt và
Xanh 1, Đỏ 2 hoạt động.
Sau 10s: Xanh 2 tắt, Đỏ 1 và Vàng 2 hoạt động. Tuyến đi bộ Xanh 1, Đỏ 2 vẫn sáng
Sau 5s: Hệ thống quay lại quá trình, Đỏ 1 và Vàng 2 tắt, Xanh 1 và Đỏ 2 hoạt động, Ở
tuyến đƣờng đi bộ : Xanh 1, Đỏ 2 tắt, Đỏ 2 và Xanh 1 hoạt động.
Khi tác động Switch On, Hệ thống hoạt động ở chế độ cảnh báo, Đèn Đỏ 1, Đỏ 2,
Xanh 1, Xanh 2 tắt và Đèn Vàng ở hai tuyến hoạt động với tần số 1 Hz.
21
4.3. Kết quả vận hành chế độ 2
Nhấn nút Chế độ 2, Hệ thống hoạt động kết hợp thời gian thực:
- Từ 6h00’ – 22
h59’: Hệ thống làm việc ở chế độ bình theo thời gian đƣợc đặt trƣớc
nhƣ ở chế độ 1 khi Switch trạng thái off.
- Từ 23h00’ – 5
h59’: 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.
4.4. Kết quả vận hành chế độ 3
Nhấn nút Chế độ 3, hệ thống hoạt động ở chế độ ƣu tiên dọc, đèn Xanh 1 và Đỏ 2
hoạt động các đèn còn lại tắt.
22
4.5. Kết quả vận hành chế độ 4
Nhấn nút Chế độ 4, hệ thống hoạt động ở chế độ ƣu tiên ngang, đèn Đỏ 1 và
Xanh 2 hoạt động, các đèn còn lại tắt.
4.6. Cài đặt vận hành
4.6.1. Cài đặt phân quyền
Để sử dụng màn hình giám sát Wincc, ngƣời dùng sẽ phải đăng nhập ở trang
Home. Chế độ phân quyền đƣợc cài đặt trong bảng bên dƣới.
Tên Mật khẩu Quyền
Admin 111111 Giám sát, điều khiển và
điều chỉnh thời gian
Control 222222 Giám sát, điều khiển
Bảng 4.1 Bảng chế độ phân quyền
23
Hình 4.3 Đăng nhập hệ thống
4.6.2. Cài đặt thời gian
Chức năng cài đặt chỉ đƣợc thực hiện bởi phân quyền Admin, chúng ta có thể cài
đặt đƣợc thời gian sáng đèn ở các tuyến đƣờng.
Hình 4.4 Cài đặt thời gian
24
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN
5.1. Kết quả đạt đƣợc
Nhóm đã hoàn thành đề tài : “Mô hình điều khiển đèn giao thông ngã tư” đảm bảo
đƣợc mục tiêu của đề tài đã đặt ra:
- 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 thƣờng: hệ thống đèn giao thông hoạt động với thời gian đƣợc
cài đặt trƣớc.
F 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
Hz.
F Chế độ ƣu tiên dọc: hệ thống đèn giao thông hoạt động cho phép ƣu tiên
tuyến đƣờng số 1.
F Chế độ ƣu tiên ngang: hệ thống đèn giao thông hoạt đồng cho phép ƣu tiên
tuyến đƣờng số 2.
F 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 thƣờng, 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 đƣờng bộ.
- Thiết kế tủ điều khiển hệ thống;
5.2. Hạn chế của đề tài
Do đặc thù thời gian và kiến thức còn hạn chế nên việc áp dụng kiến thức vào
làm thực tế đang còn gặp nhiều thiếu sót trong việc thiết kế sơ đồ, đấu mạch, tìm kiếm
tài liệu và viết chƣơng trình điều khiển:
- Chƣơng trình thuật toán chƣa đƣợc ngắn gọn, tối ƣu.
- Mô hình thiết kế còn đơn giản.
5.3. Hƣớng phát triển của đề tài
- Khắc phục những hạn chế của mô hình;
25
- Sử dụng hệ thống phân tích dữ liệu các tuyến đƣờng về mật độ xe để tính toán
xử lý và tự động điều chỉnh thời gian sáng đèn của mỗi tuyến đƣờng.
34
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1]. Trần Văn Hiếu , Tự động hóa PLC S7 1200 với tia Portal, Nhà xuất bản Khoa học
và Kỹ thuật.
Tiếng anh:
[1]. Siemens, SIMATIC S7 S7-1200 Programmable controller.
Trang Web:
[2]. Web: http://www.automation.org.vn/
[3]. Web: http://www.automation.siemens.com/