MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG NGÃ TƢ

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




4.6. 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


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.


9

Tiếp theo cửa sổ Load preview xuất hiện, tiếp tục chọn Load để nạp chƣơng trình

cho PLC.


Đến đây thì chƣơng trình đã đƣợc nạp xong, ta nhấp chọn Finish.


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,



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


vàng tuyến 1

Rtr3 Q0.2 Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn đỏ

tuyến 1


xanh tuyến 2


vàng tuyến 2


tuyến 2


tuyến bộ 1


tuyến bộ 2

Bảng 3.1 Bảng gán địa chỉ

17

3.5. Sơ đồ nối dây

Hình 3.3 Sơ đồ nối dây

18

3.6. Mô hình đồ án

Hình 3.4 Mô hình đồ án điều khiển đèn giao thông ngã tư.

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


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.


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


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


F Chế độ ƣu tiên ngang: hệ thống đèn giao thông hoạt đồng cho phép ƣu tiên


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.

26

PHỤ LỤC

Chƣơng trình điều khiển

1. Chế độ 1:

FC_CĐ1 (Chƣơng trình con chế độ 1):

27

2. Chế độ 2:

28


29

30

3. Chế độ 3:


4. Chế độ 4:

31

FCCĐ4 (Chƣơng trình con chế độ 4):

5. Điều khiển ngõ ra

32

33

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/

http://www.automation.org.vn/

35

Documents

MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG NGÃ TƢ