Luận văn mô hình điều khiển, giám sát đèn giao thông sử dụng p c và scada trên wincc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  U N V N TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT ĐÈN GIAO THÔNG SỬ DỤNG P C VÀ SCADA TRÊN WINCC GVHD T S NGU ỄN H NG SVTH NGU ỄN HOÀNG NH T (DH31400886) ỚP : D14_DDT01 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 7/2018 SAIGON TECHNOLOGY UNIVERSITY U N V N TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT ĐÈN GIAO THƠNG SỬ DỤNG P C VÀ SCADA TRÊN WINCC GVHD T S NGU ỄN H NG SVTH : NGU ỄN HOÀNG NH T ỚP D14_DDT01 (DH31400886) i NH N XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN  TP.HCM, ngày… tháng … năm 2018 Ký tên ii NH N XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN  TP.HCM, ngày … tháng … năm 2018 Ký tên iii LỜI CẢM ƠN  Để hoàn thành đề tài luận văn kết thúc khóa học, với tình cảm chân thành, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới trƣờng Đại học Cơng Nghệ Sài Gịn tạo điều kiện cho em có mơi trƣờng học tập tốt suốt thời gian học tập, nghiên cứu trƣờng Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Nguyễn Hùng giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu trực tiếp hƣớng dẫn em hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp Đồng thời, em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy cô khoa Điện-Điện Tử, bạn bè giúp đỡ, tạo điều kiện cho em suốt q trình học tập hồn thành Khóa luận tốt nghiệp lần Em xin chân thành cảm ơn! iv T M T T ĐỀ TÀI Đề tài: “MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GI M S T Đ N GI O THÔNG S V SC D TR N WINCC c a em gồm phần nhƣ: - Tính tốn lựa chọn cấu Thiết kế kết cấu xây dựng mơ hình Xây dựng lƣu đồ giải thuật, thiết kế, lập trình, kết nối PLC Lắp ráp mơ hình, kết nối vận hành ập trình mơ hình WinCC D NG P C v MỤC LỤC CHƢƠNG 1: 1.1 1.2 1.3 CHƢƠNG 2: 2.1 2.2 2.3 2.4 CHƢƠNG 3: 3.1 3.2 3.3 3.4 GIỚI THIỆU ĐẶT VẤN ĐỀ: M C TI U C VTN: PH M VI C VTN: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT PLC S7-200: 2.1.1 Tổng quan sản phẩm: 2.1.2 Phần mềm chƣơng trình P C SCADA: 10 2.2.1 Giới thiệu: 10 2.2.2 Thành phần cấu trúc c a hệ thống SCADA: 10 ED ĐO N: 11 NHỮNG THIẾT BỊ LIÊN QUAN 13 2.4.1 IC 74LS48 13 2.4.2 Relay 14 2.4.3 Nguồn 24VDC 15 2.4.4 Nguồn 5VDC 16 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 17 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 17 3.1.1 Quá trình chuẩn bị linh kiện 17 3.1.2 Q trình thi cơng mơ hình 20 THI CÔNG PHẦN ĐIỆN 24 3.2.1 Sơ đồ kết nối với plc 24 3.2.2 Sơ đồ giải mã ED đoạn 25 3.2.3 Sơ đồ kết nối tổng thể 27 ƢU ĐỒ GIẢI THUẬT V CHƢƠNG TRÌNH 29 3.3.1 ƣu đồ giải thuật tổng 29 3.3.2 ƣu đồ giải thuật chế độ tự động 30 3.3.3 ƣu đồ giải thuật chế độ tay 31 3.3.4 Nguyên lý hoạt động: 32 3.3.5 Chƣơng trình điều khiển: 33 ẬP TRÌNH TR N WINCC 37 3.4.1 Khởi động wincc: 37 3.4.2 Thiết kế giao diện cho wincc: 37 vi CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LU N 44 CHƢƠNG 5: KẾT LU N VÀ ĐỀ NGHỊ 45 5.1 KẾT LUẬN: 45 5.2 ĐỀ NGHỊ: 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 C ƣơng GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong năm gần với phát triển c a kinh tế tốc độ gia tăng k h ô n g ngừng loại phƣơng tiện giao thông Sự phát triển nhanh chóng c a phƣơng tiện giao thơng dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thơng xảy thƣờng xuyên Vấn đề đặt để đảm bảo giao thông thông suốt sử dụng đèn điều khiển giao thông ngã tƣ, nơi giao c a đƣờng giải pháp Mục đích c a đề tài tìm hiểu chƣơng trình, cách làm việc c a PLC việc điều khiển tín hiệu đèn giao thơng ngã tƣ nhằm giảm thiểu tình trạng ách tắc giao thơng 1.2 MỤC TIÊU CỦA VTN Nghiên cứu, thi công mô hình điều khiển đèn giao thơng dùng P C 1.3 PHẠM VI CỦA VTN: Phạm vi ch yếu c a đề tài tập trung giải vấn đề sau: - Tính tốn lựa chọn cấu Thiết kế kết cấu xây dựng mơ hình Xây dựng lƣu đồ giải thuật, thiết kế, lập trình, kết nối PLC Lắp ráp mơ hình, kết nối vận hành C ƣơng TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 2.1 PLC S7-200: 2.1.1 Tổng quan sản phẩm: Hình 2.1: PLC SIMATIC S7-200 PLC viết tắt c a Programmable Logic Control, thiết bị điều khiển logic lập trình đƣợc, cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển thơng qua ngơn ngữ lập trình S7 – 200 thiết bị điều khiển khả trình loại nhỏ c a hãng Siemens, có cấu trúc theo kiểu modul có modul mở rộng Các modul sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác Thành phần c a S7 – 200 khối vi xử lý CPU 212 CPU 214 Về hình thức bên ngoài, khác c a hai loại CPU nhận biết đƣợc nhờ số đầu vào/ra nguồn cung cấp - CPU 212 có cổng vào, cổng có khả đƣợc mở rộng thêm modul mở rộng 32 3.3.4 Nguyên lý hoạt động: Hình 3.22: Đèn giao thơng phân bố ngã tư Nguyên lý làm việc: Khi đèn đỏ 1(bật) đèn xanh 1, đèn xanh 2, đèn đỏ cùng(bật) Sau 21 giây đèn xanh 2(tắt) đèn vàng 2(bật) giây đèn đỏ đèn xanh hoạt động Khi đèn vàng 2(tắt) đèn đỏ 1, đèn xanh 1, đèn đỏ 2(tắt) Cùng lúc đèn đỏ (25 giây), đèn xanh 1, đèn xanh 2, đèn đỏ 1(bật) Lúc đèn vàng 1(bật) đèn xanh 1(tắt), đèn đỏ hoạt động đèn vàng 1(tắt) chu kỳ đƣợc lặp lại Thời gian đèn đỏ = thời gian đèn xanh + thời gian đèn vàng (đèn đỏ 25 giây, xanh 21 giây, vàng giây) Hình 3.23: Giản đồ thời gian hoạt động 33 3.3.5 C ƣơng trìn điều khiển: Khối điều khiển đèn tay Hình 3.24: Chương trình điểu khiển tay Giải thích Khi M0.0 có điện nhấn nút I0.2 đèn Q0.0 Q0.3 Q0.6 Q1.1 hoạt động Khi nhấn nút I0.3 có Q0.6 tắt thay vào Q0.7 đồng thời TON 44 đếm giây sau tắt Q0.0 Q0.3 Q0.7 Q1.1 chuyển qua Q0.1 Q0.4 Q0.5 Q1.0 Khi I0.2 có điện Q0.1 tắt thay vào Q0.2 bật TON 45 đếm giây sau lại chuyển từ Q0.2 Q0.4 Q0.5 Q1.0 sang Q0.0 Q0.3 Q0.6 Q1.1 Bật I0.1 hệ thống dừng hoạt động 34 Khối điều khiển tự động Hình 3.25: Chương trình điểu khiển tự động Giải thích Khi M0.0 có điện TON 37 hoạt động 50 giây, Q0.0 Q0.3 Q1.1 bật khoảng từ đến 25 giây, Q0.6 bật từ đến 21 giây Khi Q0.6 đ 21 giây tắt thay vào Q0.7 bật tiếp tục đếm 21 đến 25 giây Từ 25 giây trở Q0.0 Q0.3 Q0.7 Q1.1 tắt, chuyển sang Q0.4 Q0.5 Q1.0 bật khoảng 25 đến 50 giây Còn Q0.1 bật khoảng 25 đến 46 giây, sau 46 giây Q0.1 tắt chuyển sang Q0.2 đếm tiếp từ 46 đến 50 giây Khi Q0.2 tắt chƣơng trình đếm lại từ đầu Q0.0 Q0.3 Q0.6 Q1.1 35 Khối xuất LED đoạn Hình 3.26: Chương trình xuất LED đoạn 36 Giải thích Cấp điện cho M0.0, Q0.0 bật TON 38 đếm 250ms Lệnh DIV_I lấy TON 38 chia cho 10 (250 ÷ 10 = 25 giây) lƣu vào vùng nhớ VW0 Để đếm lùi ta dùng lệnh SUB_I lấy giá trị 25 trừ cho VW0, vùng nhớ VW0 lƣu giá trị timer đếm từ đến 25 giây nên đếm lên giây 25 trừ giây 24 giây lƣu giá trị vào VW2 Sau dùng lệnh I_BCD chuyển giá trị VW2 thành mã BCD lƣu tiếp vào VW4 Dùng lệnh I_B xuất giá trị VW4 sang ngõ c a module (Q2.0 đến Q2.7) QB2 Tƣơng tự cho Q0.1 Q0.2 Dãy đèn Q0.5 Q0.6 Q0.7 tƣơng tự thay vùng nhớ VW0 VW2 VW4 VW6 VW8 VW10 xuất ngõ QB3(Q3.0 đến Q3.7) 37 P TRÌNH TRÊN WINCC 3.4 3.4.1 Khởi động wincc: - Cách 1: Click double vào icon: destop Cách 2: Vào Start/All program/Simatic/Wincc 3.4.2 Thiết kế giao diện cho wincc: - a Tạo tab wincc Trƣớc tiên ta tạo project mới: Hình 3.27: Tạo project 38 Sau ta điền tên project lƣu lại: Hình 3.28: Đạt tên project lưu lại Sau xuất giao diện c a wincc Hình 3.29: Giao diện WinCC 39 - Right Click vào Tab Management/Add New Driver/OPC Hình 3.30: Click chọn OPC Vì muốn liên kết với S7-200 qua PC ACCESS (kiểu OPC) nên ta phải chọn driver OPC - Bƣớc tiếp theo, right click vào OPC Groups/system parameter Hình 3.31: Chọn Browse Server 40 Cửa sổ Filter Criteria chọn Read access, Write access, sau nhấn Next Hình 3.32: Cửa sổ Filter Criteria - Sau cửa sổ S7200.OPCServer ra, chọn tất Items sau click dd Items: Hình 3.33: Cửa sổ S7200.OPCSever 41 - Cửa sổ Add Tag chọn Finish: Hình 3.34: Cửa sổ Add Tag b Thiết kế giao diện Graphics Designer - Right click vào Graphics Designer/New picture - Ta Rename lại click double Vùng đối tượng cần thao tác Vùng làm việc Hình 3.35: Giao diện Graphics Designer 42 - Ta lấy Objects vùng đối tƣợng cần làm thao tác tạo giao diện đèn giao thơng Hình 3.36: Giao diện đèn giao thơng - Bƣớc quan trọng, thiết lập thuộc tính cho tab Đối với đèn: Vào Property/Flashing /Flashing Background Hình 3.37: Thiết lập thuộc tính đèn 43 Đối với button Vào Property/Event/Mouse/Mouse Action/C-Acction Có cách để Set Tab Bit - Cách 1: Lập trình trục tiếp lệnh cửa sổ lệnh Cách 2: Vào Set/Set Tab Bit Hình 3.38: Thiết lập thuộc tính cho nút nhấn Sau ta thiết kế giao diện cài đặt thuộc tính cho chƣơng trình, ta lƣu chƣơng trình lại c CHẠY MƠ PHỎNG TRÊN WINCC Click vào icon để chạy mô Kết sau mô Hình 3.39: Mơ đèn giao thơng 44 C ƣơng KẾT QUẢ VÀ BIỆN LU N  Kết quả: - Sau trình nghiên cứu, thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển đèn giao thơng lập trình WinCC hồn thành Nhìn chung, hệ thống đáp ứng đƣợc yêu cầu c a đề tài đặt ra, nhiên mơ hình cịn số lỗi nhỏ  Ƣu điểm - Thiết kế hợp lý, trang trí đẹp mắt - Hệ thống điều khiển tự động, tay lập trình PLC hoạt động ổn định có tính xác cao - Có thể thay đổi, tác động trực tiếp vào chƣơng trình điều khiển c a mơ hình  N ƣợc điểm - Tính thẩm mỹ trụ đèn chƣa cao - Giá thành PLC cao - Lỗi điểu khiển WinCC không tắt đèn LED đoạn đƣợc 45 C ƣơng KẾT LU N VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 KẾT LU N: Đề tài tìm hiểu PLC S7 – 200 chƣơng trình ứng dụng c a vào điều khiển đèn giao thông đề cập qua số vấn đề nhƣ: nguyên lý làm việc, tổ chức nhớ, cú pháp lệnh c a S7 – 200 Phần tìm hiểu nguyên tắc hoạt động c a đèn giao thơng chƣơng trình điều khiển c a nói chung trình bày đƣợc số nội dung: cấu tạo c a đèn giao thông, nguyên tắc hoạt động, khai báo phần cứng, chƣơng trình viết Step7 Microwin mơ SCADA WinCC Qua ta thấy đƣợc để thiết kế hệ thống đèn giao thông mô SCADA tƣơng đối phức tạp nên đề tài dù cố gắng nhƣng chƣa thật đầy đ thiếu sót nhiều Từ ta thấy PLC Simatic S7 – 200 SCADA có phạm vi kiến thức hiểu biết tƣơng đối lớn, khoảng thời gian ngắn ng i khơng thể tìm hiểu hết đƣợc Đề tài đƣợc thực thời gian ngắn nên khơng tránh khỏi sai sót mong thầy thơng cảm giúp đỡ em hồn thiện đề tài 5.2 ĐỀ NGHỊ: Đề tài phát triển công nghệ scada sang ngành nhƣ: - Công ty điện lực - Nhà máy nhiệt điện - Công nghiệp sản xuất tự động 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Codientu.org - Tailieudieukhientudonghoa.com - Webdien.com - Youtube.com - Tài liệu kĩ thuật S7-200 c a Siemens