Đồ án học phần plc scada đề tài điều khiển tín hiệu đèn giao thông ngã tư

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: PLC SCADA ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU ĐÈN GIAO THƠNG NGÃ TƯ Giảng viên hướng dẫn: Th.S Trương Ngọc Bảo Nhóm thực hiện: Nhóm 01 Thành viên nhóm: NGUYỄN DUY THƯỜNG DC18A 1851030083 TRƯƠNG VĂN HÀO DC18A 1851030017 ĐINH TRƯỜNG TÂM DC18A 1851030064 PHẠM NGỌC VŨ DC18A 1851030089 BÙI VĂN VƯỢNG DG18 1851030090 NGUYỄN QUỐC TƯỜNG DC18A 1851030073 NGUYỄN THÀNH MINH DC18A 1851030046 LÊ HỬU PHÚ DC18A 1851030055 NGUYỄN VIẾT TƯƠI DC18A 1851030072 10.PHAN PHÚ SƠN DC18A 1851030062 Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 06 năm 2021 1|Page MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG Error! Bookmark not defined CHƯƠNG TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phương pháp thực đề tài CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Bộ điều khiển PLC S7-1200 2.2 TIA Portal 2.3 HMI 10 2.4 Một số thiết bị khác 12 CHƯƠNG TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN 14 3.1 Yêu cầu công nghệ 14 3.2 Sơ đồ khối mơ hình 14 3.3 Lưu đồ thuật giải 15 3.4 Bảng gán địa 16 3.5 Sơ đồ nối dây 17 3.6 Mơ hình đồ án 18 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 20 4.1 Mơ hình thực nghiệm 20 4.2 Kết vận hành chế độ 20 4.3 Kết vận hành chế độ 21 CHƯƠNG KẾT LUẬN 23 5.1 Kết đạt 23 5.2 Hạn chế đề tài 23 5.3 Hướng phát triển đề tài 23 PHỤ LỤC 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 2|Page LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, tình hình giao thơng Việt Nam ngày nghiêm trọng tình trạng kẹt xe liên tục diễn tuyến đường lớn nhỏ, ngã tư, đặt biệt vào khung cao điểm, thấy hầu hết cột đèn giao thông chỉnh theo số giây hay phút cố định dẫn đến lưu thông tuyến đường, dù tuyến đường đơng hay khơng đơng đèn giao thông chạy theo số giây cài đặt sẵn, khơng có thay đổi dẫn đến vấn đề ùn tắc diễn liên tục Và nhận thấy vấn đề này, nhóm em nghiên cứu chọn đề tài: “Mơ hình điều khiển đèn giao thơng ngã tư” Đề tài không xa lạ với người, đến với đề tài nhóm chúng em muốn hướng đến mơ hình đèn giao thơng có đầy đủ số chế độ để tối ưu, bao gồm chế độ tự động, chế độ điều khiển tay,hoạt động theo thời gian thực đặc biệt chúng em tạo giao diện HMI giám sát, điều khiển điều chỉnh thời gian đơn giản Đề tài giúp chúng em hiểu rõ PLC, đồng thời tích lũy thêm nhiều kiến thức Đặc biệt kinh nghiệm q trình lắp mạch, nhóm cọ xát nhiều hơn, tiếp xúc thực tế công việc bên nhiều cách lắp đặt dây thiết bị Thực tế song thời gian kiến thức có hạn, nên đề tài cịn nhiều điểm thiếu sốt Nhóm mong nhận góp ý thầy để cao chất lượng đề tài phát triển Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! 1|Page LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi đến Quý thầy cô trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh giáo viên khoa Điện- Điện tử lời cảm ơn chân thành Đặc biệt thầy Trương Ngọc Bảo tận tình hướng dẫn chúng em hồn thành đề tài “Mơ hình điều khiển đèn giao thơng ngã tư” Nhóm em xin kính chúc Q thầy thật nhiều sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! 2|Page NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nhận xét chung: Ưu điểm: - Nhóm tự giác thực nhiệm vụ giao đồ án; - Các thành viên nhóm tích cực đồn kết q trình thực đồ án; - Nhóm hồn thành mơ hình đồ án tiến độ; Mơ hình vận hành ổn định, đảm bảo yêu cầu đồ án Hạn chế: - Mơ hình đồ án nhóm đơn giản; Đánh giá: (Được phép bảo vệ hay khơng phép bảo vệ) Tồn sinh viên nhóm bảo vệ đồ án Tp.HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2021 Giáo viên hướng dẫn Trương Ngọc Bảo 3|Page LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: “Mơ hình điều khiển đèn giao thơng ngã tư” sản phẩm mà nhóm em nỗ lực nghiên cứu học tập trường Đề tài chúng em tự thực dựa vào số tài liệu tham khảo, thầy cô, bạn bè Trong trình viết báo cáo có tham khảo số tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, góp ý hướng dẫn Thầy Trương Ngọc Bảo, Khoa Điện – Điện tử trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh Nếu khơng với nêu chúng em xin chịu hồn tồn trách nhiệm 4|Page DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Bộ điều khiển PLC S7 – 1200 Hình 2.2 Giao diện ban đầu TIA Portal V15.1 Hình 2.3 Giao diện TIA Portal_1 Hình 2.4 Giao diện TIA Portal_2 Hình 2.5 Màn hình lập trình TIA Portal Hình 2.6 Màn hình lập trình TIA Portal Hình 2.7 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_1 Hình 2.8 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_2 Hình 2.9 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_3 Hình 2.10 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_4 Hình 2.11 Khởi tạo hình HMI_1 10 Hình 2.12 Khởi tạo hình HMI_2 11 Hình 2.13 Kết nối HMI với PLC_1 11 Hình 2.14 Giao dện HMI 12 Hình 3.1 Sơ đồ khối 14 Hình 3.2 Lưu đồ thuật giải 15 Hình 3.3 Sơ đồ nối dây 17 Hình 3.4 Mơ hình đồ án điều khiển đèn giao thông ngã tư mô HMI 19 Hình 4.1 Mơ hình thực tế Hình 4.2 Mơ hình HMI 20 Hình 4.3 Đầu tiên: Xanh1 , Đỏ hoạt động đồng thời 20 Hình 4.4 Sau 28s: Xanh tắt, Vàng Đỏ hoạt động 21 Hình 4.5 Sau 5s: Vàng 1, Đỏ tắt, Đỏ hoạt động 21 Hình 4.6 Nhấn nút SW I0.2 Xanh Đỏ hoạt động 22 Hình 4.7 Nhấn nút SW I0.3 Xanh 1, Đỏ tắt, Đỏ hoạt động 22 5|Page CHƯƠNG TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Lý chọn đề tài Nhằm ứng dụng kiến thức học trường, hướng dẫn giáo viên thiết kế, lập trình, đấu dây ứng dụng thực tế chuyên ngành Điện- điện tử qua mơn học trường, nhóm em muốn thiết kế hệ thống bao hàm tất điều vào đề tài cụ thể liên quan đến Mơ hình điều khiển đèn giám sát giao thông ngã tư xuất nhiều lĩnh vực giao thông vận tải sử dụng rộng rãi giao thông đường bộ, đường sắt,…nhưng cịn số điểm chưa hồn chỉnh thời gian, gây ùn tắc, kẹt xe liên tục tuyến đường vào cao điểm Với mong muốn giảm thiểu tình trạng nên nhóm đến định chọn đề tài: “Mơ hình điều khiển đèn giao thông ngã tư” 1.2 Mục tiêu đề tài - Thiết kế, xây dựng mơ hình điều khiển đèn giao thơng; - Lập trình PLC điều khiển đèn giao thông nhiều chế độ: F Chế độ tự động: hệ thống đèn giao thông hoạt động với thời gian cài đặt trước F Chế độ vận hành tay: hệ thống đèn giao thông hoạt động với nút bấm cài đặt trước - Lập trình hình HMI cho phép điều chỉnh thời gian đèn theo mong muốn - Điều khiển đèn giao thông tuyến đường - Xây dựng hình điều khiển, giám sát hệ thống đèn giao thông HMI - 1.3 Phương pháp thực đề tài 1|Page Các bước thực đề tài: Phân tích đề Tính chọn thiết bị Lập trình, mơ hệ thống Thiết kế sơ đồ phần cứng Kết nối thiết bị 2|Page CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bộ điều khiển PLC S7-1200 2.1 2.1.1 Giới thiệu chung PLC S7-1200 Bộ điều khiển PLC S7-1200 điều khiển logic lập trình (PLC) sử dụng linh hoạt khả mở rộng phù hợp hệ thống vừa nhỏ Thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ tập lệnh làm cho PlC S7-1200 trở thành giải pháp hoàn hảo cơng việc điều khiển, ứng dụng thực tế Hình 2.1 Bộ điều khiển PLC S7 – 1200 Cấu tạo gồm phận bản: xử lí, nhớ, nguồn, giao tiếp xuất/nhập - Bộ xử lí cịn gọi xử lí trung tâm (CPU), chứa vi xử lí, biên dịch tính hiệu nhập thực hoạt động điều khiển theo chương trình lưu nhớ PLC Truyền định dạng tín hiệu hoạt động thiết bị xuất - Bộ nguồn có nhiệm vụ cấp nguồn điện cần cho thiết bị xử lý mạch điện module giao tiếp nhập xuất hoạt động - Bộ nhớ nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển kiểm sốt vi xử lí - Các thành phần nhập xuất (input/output) nơi nhớ nhận thơng tin từ thiết bị ngồi vi truyền thông đến thiết bị điều khiển 3|Page STT Tên thiết bị Rơle điện từ Nút nhấn Bộ nguồn 24V Đèn báo tín hiệu Hình ảnh Bảng 2.2 Một số thiết bị khác 13 | P a g e CHƯƠNG TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN 3.1 Yêu cầu công nghệ Hệ thống đèn giao thông ngã tư làm việc với chế độ Chế độ 1: Chế độ hoạt động auto: Đèn giao thông hoạt động theo bảng sau: Xanh Vàng Đỏ Đỏ 28s 5s 15s 33s Chế độ 2: Hệ thống đèn hoạt động chế độ vận hành tay Đèn xanh đỏ hoạt động, tất đèn lại tắt Đèn đỏ hoạt động tất đèn lại tắt Nhấn nút Estop để dừng toàn hệ thống 3.2 Sơ đồ khối mơ hình Hình 3.1 Sơ đồ khối 14 | P a g e - Màn hình điều khiển, giám sát: Hệ thống lập trình thị hình HMI, giám sát, cài đặt điều khiển hệ thống trực tiếp HMI - Hệ thống điều khiển: hệ thống nút nhấn để ta chọn chế độ điều khiển - Bộ điều khiển PLC: có nhiệm vụ nhận tín hiều điều khiển từ dựa vào thuật tốn người dùng lập trình để xuất tín hiệu cho hệ thống đèn - Hệ thống đèn giao thông: Là đối tượng điều khiển, để hiểu thị tín hiệu đèn giao thơng 3.3 Lưu đồ thuật giải Hình 3.2 Lưu đồ thuật giải 15 | P a g e 3.4 Bảng gán địa Ký hiệu Địa ESTOP I0.0 Nút nhấn dừng hệ thống, NO CĐ1 I0.1 Nút nhấn chọn chế độ 1, NO, CĐ2 I0.2 Nút nhấn chọn chế độ 2, NO CĐ2 I0.3 Nút nhấn chọn chế độ 2, NO Rtr1 Q0.0 Rtr2 Q0.1 Rtr3 Q0.2 Rtr4 Q0.3 Chú thích Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn xanh Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn vàng Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn đỏ Cuộn dây Rơ le trung gian điều khiển đèn đỏ 16 | P a g e 3.5 Sơ đồ nối dây Hình 3.3 Sơ đồ nối dây 17 | P a g e 3.6 Mơ hình đồ án 18 | P a g e Hình 3.4 Mơ hình đồ án điều khiển đèn giao thông ngã tư mô HMI 19 | P a g e CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 4.1 Mơ hình thực nghiệm Hình 4.1 Mơ hình thực tế 4.2 Hình 4.2 Mơ hình HMI Kết vận hành chế độ Khi nhấn nút Chế độ 1, hệ thống hoạt động chế độ auto với thời gian mặc định Hình 4.3 Đầu tiên: Xanh1 , Đỏ hoạt động đồng thời 20 | P a g e Hình 4.4 Sau 28s: Xanh tắt, Vàng Đỏ hoạt động Hình 4.5 Sau 5s: Vàng 1, Đỏ tắt, Đỏ hoạt động 4.3 Kết vận hành chế độ Nhấn nút Chế độ 2, Hệ thống hoạt động với chế độ vận hành tay 21 | P a g e Hình 4.6 Nhấn nút SW I0.2 Xanh Đỏ hoạt động Hình 4.7 Nhấn nút SW I0.3 Xanh 1, Đỏ tắt, Đỏ hoạt động 22 | P a g e CHƯƠNG KẾT LUẬN Kết đạt 5.1 Nhóm hồn thành đề tài : “Mơ hình điều khiển đèn giao thơng ngã tư” đảm bảo mục tiêu đề tài đặt ra: - Thiết kế, xây dựng mơ hình điều khiển đèn giao thơng; - Lập trình PLC điều khiển đèn giao thông nhiều chế độ: F Chế độ tự động: hệ đèn giao thông hoạt động với thời gian cài đặt trước F Chế độ điều khiển tay: hệ thống đèn giao thông hoạt động với nút bấm cài đặt trước 1.3.1 Lập trình hình HMI cho phép điều chỉnh thời gian đèn theo mong muốn 1.3.2 Điều khiển đèn giao thông tuyến đường 1.3.3 Xây dựng hình điều khiển, giám sát hệ thống đèn giao thông HMI 5.2 Hạn chế đề tài Do đặc thù thời gian kiến thức hạn chế nên việc áp dụng kiến thức vào làm thực tế gặp nhiều thiếu sốt việc thiết kế sơ đồ, đấu mạch, tìm kiếm tài liệu viết chương trình điều khiển: 5.3 - Chương trình thuật tốn chưa ngắn gọn, tối ưu - Mơ hình thiết kế cịn đơn giản Hướng phát triển đề tài - Khắc phục hạn chế mơ hình; Sử dụng hệ thống phân tích liệu tuyến đường mật độ xe để tính tốn xử lý tự động điều chỉnh thời gian sáng đèn tuyến đường 23 | P a g e PHỤ LỤC Chương trình điều khiển 24 | P a g e 25 | P a g e TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Trần Văn Hiếu , Tự động hóa PLC S7 1200 với tia Portal, Nhà xuất Khoa học 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/ 26 | P a g e 27 | P a g e ... hồn thành đề tài : “Mơ hình điều khiển đèn giao thông ngã tư? ?? đảm bảo mục tiêu đề tài đặt ra: - Thiết kế, xây dựng mơ hình điều khiển đèn giao thơng; - Lập trình PLC điều khiển đèn giao thơng... nhóm đến định chọn đề tài: “Mơ hình điều khiển đèn giao thơng ngã tư? ?? 1.2 Mục tiêu đề tài - Thiết kế, xây dựng mơ hình điều khiển đèn giao thơng; - Lập trình PLC điều khiển đèn giao thơng nhiều... Một số PLC S7-1200 thông dụng 2.1.3 Ứng dụng PLC đồ án: Trong đồ án môn học chúng em chọn sử dụng điều khiển PLC S7-1200 CPU 1211C DC/DC/DC làm điều khiển chính, để nhận tín hiệu điều khiển,