Đang tải... (xem toàn văn)
Điều khiển, giám sát hệ thống đèn giao thông ứng dụng nền tảng iot Nền công nghiệp 4.0 mở ra ngày càng đem đến cho người sự tiện lợi và tối ưu hóa mọi hệ thống. Trong đó, công nghệ IOT là một công nghệ được áp dụng vào mọi lĩnh vực trong cuộc sống. Nhận thấy sự hữu ích của nó nên em quyết định tìm hiểu, nghiên cứu và đưa công nghệ IOT để xây dựng đề tài “Điều khiển, giám sát hệ thống đèn giao thông ứng dụng nền tảng IoT” với mục đích áp dụng trong cuộc sống để một phần nào giải quyết hệ thống đèn giao thông hiện tại.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGUYỄN TRUNG THÀNH – LỚP 60TĐH2 ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG ỨNG DỤNG NỀN TẢNG IOT NGÀNH: GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA TS NGƠ QUANG VĨ HÀ NỘI – 2023 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc o0o NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Trung Thành Hệ đào tạo: Đại học quy Lớp: 60TĐH2 Ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Khoa: Điện - Điện tử TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG ỨNG DỤNG NỀN TẢNG IOT CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN: [1] Suraya Mubeen , 2020 Automation of Traffic Lights through IoT [2] LT Manera, Luiz Fernando Pinto de Oliveira, 2019 Smart Traffic Light Controller System [3] K Shashidhar, Sreenivasarao Ijjada, 2022 IoT‐Based Smart Traffic Light Control [4] Reza Javidan, Shima Damadam, 2022 An Intelligent IoT Based Traffic Light Management System: Deep Reinforcement Learning NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN: Nội dung Chương 1: Đặt vấn đề nội dung nghiên cứu Chương 2: Thiết bị giải pháp công nghệ Chương 3: Kết nghiên cứu HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU: Đồ án có 48 hình ảnh 06 bảng biểu GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Giáo viên hưỡng dẫn tồn đồ án: TS Ngơ Quang Vĩ NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP/ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Ngày tháng năm 2022 Trưởng Bộ môn Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) TS Phạm Đức Đại TS Ngô Quang Vĩ Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp Hội đồng tốt nghiệp Khoa thông qua Ngày…… tháng …… năm 20… Chủ tịch Hội đồng (Ký ghi rõ họ tên) Sinh viên hoàn thành nộp Đồ án tốt nghiệp cho Hội đồng thi tốt nghiệp Ngày…… tháng …… năm 2023 Sinh viên làm Đồ án tốt nghiệp (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Trung Thành LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan Đồ án tốt nghiệp em Các kết Đồ án tốt nghiệp trung thực không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Sinh viên thực Nguyễn Trung Thành LỜI CÁM ƠN Em xin gửi lời cám ơn tới thầy Ngơ Quang Vĩ tận tình hướng dẫn em q trình thực đồ án mơn học Sự hỗ trợ từ gia đình, bạn bè động lực to lớn để em hoàn thành đồ án Em làm việc nghiêm túc cố gắng hoàn thành tốt đồ án, nhiên không tránh khỏi sai sót q trình thực Kính mong thầy bạn góp ý để đồ án em hoàn thiện tốt Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Nguyễn Trung Thành MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Nội dung nghiên cứu .6 1.3 Mục tiêu đề tài CHƯƠNG THIẾT BỊ VÀ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ .7 2.1 Tổng quan sơ đồ hệ thống .7 2.1.1 Bo mạch Mitsu Fx3u 48MR 2.1.2 Vi điều khiển Esp32 .12 2.1.3 Bo mạch truyền thông 19 2.1.4 Mạch nguồn 21 2.1.5 Đèn giao thông đèn hiển thị thời gian .23 2.1.6 Mạch giải mã LED đoạn 25 2.2 Nghiên cứu hệ thống đèn giao thông 28 2.2.1 Hệ thống IOT 28 2.2.2 Phương pháp truyền thông ESP32 Bo mạch Mitsu Fx3u 32 2.2.3 Phân biệt RS232 RS485 37 2.2.4 Phần mềm lập trình PLC 41 2.2.5 Phần mềm lập trình Arduino IDE 44 2.3 Mơ hình điều khiển giám sát đèn giao thơng 46 2.3.1 Giới thiệu chức 46 2.3.2 Nguyên lý hoạt động 46 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 48 3.1 Mơ hình hồn thiện 48 3.1.1 Hệ thống đèn tín hiệu giao thơng 48 3.1.2 Hệ thống đèn hiển thị thời gian 51 3.1.3 Hệ thống đèn đường .52 3.2 Giao diện app Blynk 52 3.3 Mơ hình sau hồn thiện 54 3.3.1 Chế độ tự động: 54 3.3.2 Chế độ tay: 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC .59 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển giám sát Hình 2.2 Bo mạch Mitsu 48MR .8 Hình 2.3 Bo mạch PLC Mitsu Fx3U 48MR Hình 2.4 Chíp ESPP32 13 Hình 2.5 Chíp ESPP32 14 Hình 2.6 Sơ đồ chi tiết chân chức ESP32 .15 Hình 2.7 Bo mạch giao tiếp TTL 19 Hình 2.8 Các chân bo mạch giao tiếp TTL 20 Hình 2.9 Kết nối bo mạch TTL 20 Hình 2.10 Nguồn tổ ong 21 Hình 2.11 Mạch nguồn LM2596 22 Hình 2.12 Kích thước mạch nguồn LM2596 22 Hình 2.13 Sơ đồ kết nối Mạch Giảm Áp DC LM2596 3A 23 Hình 2.14 Đèn báo nguồn 23 Hình 2.15 Đèn LED đoạn 24 Hình 2.16 IC 74LS47 25 Hình 2.17 Sơ đồ chân 74LS47 .27 Hình 2.18.Tthơng số 74LS47 28 Hình 2.19 Mơ hình tổng quan tảng IoT 29 Hình 2.20 Mơ hình tổng qt tảng IoT 29 Hình 2.21 Nguyên lý hoạt động App Blynk 30 Hình 2.22 Sơ đồ kết nối bo mạch FX3U mạch ESP32 32 Hình 2.23 Mơ hình kết nối tín hiêu modbus rtu đưa lên internet 33 Hình 2.24 Các modbus slave nhận liệu từ analog truyền máy tính thơng qua dây RS485 34 Hình 2.25 Cách chuyển đổi tín hiệu 4-20mA sang RS485 35 Hình 2.26 Hệ 16 hexa 36 Hình 2.27 Cách truyền liệu Modbus RTU RS 485 36 Hình 2.28 Kết nối PLC với máy tính dùng cổng RS 232 .37 Hình 2.29 Mơ hình giao tiếp RS485 .38 Hình 2.30 Cách kết nối Modbus RTU Master – Slave chuẩn 39 Hình 2.31 Cách kết nối Modbus RTU 40 Hình 2.32 gx-works2 41 Hình 2.33 Cửa sổ lập trình 42 Hình 2.34 Thanh tiêu đề 42 Hình 2.35 Thanh công cụ 43 Hình 2.36 Logo phần mềm Arduino 44 Hình 2.37 Giao diện cài đặt Arduino 45 Hình 2.38 Giao diện phần mềm .45 Hình 2.39 Vùng lệnh phần mềm 46 Hình 3.1 Sơ đồ kết nối FX3U – 48MR ESP32 50 Hình 3.2 Sơ đồ kết nối PLC FX3U – 48MR hệ thống đèn giao thông 51 Hình 3.3 Sơ đồ kết nối PLC FX3U – 48MR hệ thống đèn hiển thị thời gian 51 Hình 3.4 Sơ đồ kết nối hệ thống đèn đường 52 Hình 3.5 Giao diện điều khiển hướng 52 Hình 3.6 Giao diện điều khiển đèn đường 53 Hình 3.7 Giao diện giám sát đèn thời gian 53 Hình 3.8 Mơ hình hoạt động tự động theo chế độ đèn ban ngày 54 Hình 3.9 Mơ hình hoạt động tự động theo chế độ đèn ban đêm 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Suraya Mubeen , 2020 Automation of Traffic Lights through IoT [2] LT Manera, Luiz Fernando Pinto de Oliveira, 2019 Smart Traffic Light Controller System [3] K Shashidhar, Sreenivasarao Ijjada, 2022 IoT‐Based Smart Traffic Light Control [4] Reza Javidan, Shima Damadam, 2022 An Intelligent IoT Based Traffic Light Management System: Deep Reinforcement Learning [5] Arduinokit (2020):< https://arduinokit.vn/arduino-ide-la-gi/?noamp=mobile> [6] Điện Tử Tương Lai: < https://dientutuonglai.com/chuan-modbus.html> [7] Trung Tâm Công Nghệ Linhkienviet:< https://bo-mach-PLC-Mitsu/ > [8]Bến Hà Trương (2020):< https://gitiho.com/blog/app-blynk.html > [9] Website BanLinhKien: < https://banlinhkien.com/ > [10] Website LinhKienVietNam: < https://linhkienvietnam.vn/ > [11] Website LinhKien3M: < https://chotroihn.vn/ > [12] MODBUS gì? Giao thức truyền thông MODBUS RTU, TCP, ASCII:< https://mesidas.com/modbus/> 58 PHỤ LỤC - Chương trình điều khiển Arduino // - MODBUS MASTER #define BLYNK_TEMPLATE_ID "TMPLxxxxxx" #define BLYNK_DEVICE_NAME "Device" #define "Kkc448sQkwzfZbeYxSHj_UUL76M2JguW" // Comment this out to disable prints and save space #define BLYNK_PRINT Serial #include #include #include #include "DFRobot_RTU.h" #define RXD2 16 #define TXD2 17 char auth[] = BLYNK_AUTH_TOKEN; // Your WiFi credentials // Set password to "" for open networks char ssid[] = "Galaxy a12"; char pass[] = "12345678"; DFRobot_RTU modbus_Data(/*s =*/&Serial2); 59 BLYNK_AUTH_TOKEN int TempNo_1; int Virtual_V0 = 1; int Virtual_V1 = 15; int Virtual_V2 = 12; int Virtual_V3 = 3; int Virtual_V4; int Virtual_V5; int Virtual_V6; int Virtual_V7; int Virtual_V8; int Virtual_V9; int Virtual_V10; int Virtual_V11; int Virtual_V12; int Virtual_V13; int Virtual_V14; int Virtual_V15; int Virtual_V16; int Virtual_V17; int Virtual_V18; BLYNK_WRITE(V0) { Virtual_V0 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V1) { 60 Virtual_V1 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V2) { Virtual_V2 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V3) { Virtual_V3 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V4) { Virtual_V4 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V5) { Virtual_V5 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V6) { Virtual_V6 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V7) { Virtual_V7 = param.asInt(); } 61 BLYNK_WRITE(V8) { Virtual_V8 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V9) { Virtual_V9 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V10) { Virtual_V10 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V11) { Virtual_V11 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V12) { Virtual_V12 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V13) { Virtual_V13 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V14) { 62 Virtual_V14 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V15) { Virtual_V15 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V16) { Virtual_V16 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V17) { Virtual_V17 = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V18) { Virtual_V18 = param.asInt(); } void setup() { Serial.begin(115200); Serial2.begin(9600, SERIAL_8N1, RXD2, TXD2); // Baud Rate 9600, SERIAL_8N1 = data bits(8) ,parity bit no (N) , stop bit one (1) // Modbus slave ID sử dụng Serial2, trích dẫn từ Thư viện HardwareSerial ESP32 Blynk.begin(auth, ssid, pass,"blynk-server.com", 8080); } 63 void loop() { Blynk.run(); modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 2, Virtual_V1); // thời gian đèn đỏ modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 1, Virtual_V2); // thời gian đèn xanh modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 3, Virtual_V3); // thời gian đèn vàng modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 0, Virtual_V0); // chọn chế độ auto hay manual modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 18, Virtual_V15); // chế độ ban đêm modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 4, Virtual_V5); // bang tay den xanh modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 5, Virtual_V6); // bang tay den modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 6, Virtual_V7); // bang tay den vang modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 7, Virtual_V8); // bang tay den xanh modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 8, Virtual_V9); // bang tay den modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 9, Virtual_V10); // bang tay den vang modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 10, Virtual_V11); // bang tay den xanh di bo modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 11, Virtual_V12); // bang tay den di bo modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 12, Virtual_V13); // bang tay den xanh di bo modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 13, Virtual_V14); // bang tay den di bo modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 14, Virtual_V4); // che den duong modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 15, Virtual_V16); // bat den duong theo thoi gian modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 16, Virtual_V17); // bat bang tay huong 64 modbus_Data.writeHoldingRegister(1, 17, Virtual_V18); // bat bang tay huong int x1 = modbus_Data.readCoilsRegister(1, 20); int d1 = modbus_Data.readCoilsRegister(1, 21); int v1 = modbus_Data.readCoilsRegister(1, 22); int x2 = modbus_Data.readCoilsRegister(1, 23); int d2 = modbus_Data.readCoilsRegister(1, 24); int v2 = modbus_Data.readCoilsRegister(1, 25); int h1 = modbus_Data.readCoilsRegister(1, 26); int h2 = modbus_Data.readCoilsRegister(1, 27); int t1 = modbus_Data.readHoldingRegister(1, 120); int t2 = modbus_Data.readHoldingRegister(1, 130); Blynk.virtualWrite(V19,x1); Blynk.virtualWrite(V20,d1); Blynk.virtualWrite(V21,v1); Blynk.virtualWrite(V24,x2); Blynk.virtualWrite(V25,d2); Blynk.virtualWrite(V26,v2); Blynk.virtualWrite(V23,h1); Blynk.virtualWrite(V27,h2); if (t2>=0) Blynk.virtualWrite(V28,t2); if (t1>=0) Blynk.virtualWrite(V22,t1); } - Chương trình điều khiển PLC mitsu + Đọc liệu truyền thơng: 65 - Tính tốn giá trị thời gian hiển thị: 66 - Tạo thời gian chu kì đèn giao thơng: 67 - Lập trình chế độ điều khiển: 68 - Điều khiển đèn xanh hướng 1: - Điều khiển đèn đỏ hướng 1: 69 - Điều khiển đèn vàng hướng 1: - Đèn xanh hướng 2: - Đèn đỏ hướng 2: 70 - Đèn vàng hướng 2: - Đèn đường hướng 1: - Đèn đường hướng 2: 71 - Đèn hiển thị thời gian: 72 ... định thực đề tài: ? ?Điều khiển, giám sát hệ thống đèn giao thông ứng dụng tảng IoT? ?? Đề tài ứng dụng công nghệ INTERNET phổ biến nhiều thiết bị để điều khiển giám sát Với đề tài sử dụng thiết bị hạ... Trung Thành Hệ đào tạo: Đại học quy Lớp: 60TĐH2 Ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Khoa: Điện - Điện tử TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG ỨNG DỤNG NỀN TẢNG IOT CÁC TÀI... Các ứng dụng 74LS47 Nó thường sử dụng thiết bị hình cho máy tính, đồng hồ hình kỹ thuật số, 2.2 Nghiên cứu hệ thống đèn giao thông 2.2.1 Hệ thống IOT 2.2.1.1 Giới thiệu Hệ thống IoT hệ thống