Điều khiển đèn giao thông theo làn sóng xanh s7 300

đồ án điều khiển đèn giao thông theo công nghệ làn sóng xanh dùng PLC S7-300 va win CC

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, nước ta đã và đang xây dựng ngày càng nhiều nhà máy đa dạng về công nghệ. Ứng dụng công nghệ tự động vào trong sản xuất là nhu cầu tất yếu của Việt Nam, một nước đang trên đường phát triển và hội nhập cùng thế giới. Ngành tự động hóa cũng không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu của sản xuất. Tự động hóa trong quá trình sản xuất đã và đang được ứng dụng rộng rãi vào các ngành sản xuất đem lại rất nhiều ưu điểm như: nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng năng suất, giảm giá thành sản phẩm, từng bước thay thế dần sức lao động của con người góp phần không nhỏ vào sự phát triển của đất nước. Tại Việt Nam, ngành tự động hóa đã có nhiều bước tiến vượt bậc. Các hệ thống thu thập, giám sát, xử lí và điều khiển các quá trình công nghiệp Scada (Supervisory Control And Data Acquision) đã xuất hiện ngày càng nhiều trong các lĩnh vực như: công-nông nghiệp, dầu khí, năng lượng, hàng không, công nghệ sinh học, y học, môi trường và nhiều lĩnh vực khác. Các module điều khiển lập trình cỡ nhỏ như Zen, Logo, PLC… cùng với các Panel, màn hình cảm ứng có thể điều khiển và lập trình ngày càng sử dụng rộng rãi giúp việc điều khiển ngày càng nhanh và dễ. Win CC là giao diện giữa người và máy tinh, là một hệ thống dùng để người dùng giao tiếp,thông tin qua lại giữa người (ở đây hiểu là người trực tiếp vận hành hệ thống) với hệ thống điều khiển thông qua bất kỳ mọi hình thức. Win CC cho phép người dùng theo dõi, ra lệnh điều khiển toàn bộ hệ thống. Win CC có giao diện đồ họa, giúp cho người dùng có cái nhìn trực quan về tình trạng của hệ thống. Ví dụ như những chương trình nhập liệu, báo cáo, văn bản, hiển thị LED, khẩu lệnh bằng giọng nói…Do đó WinCC ngày nay được ứng dụng rất rộng rãi và dần trở thành công cụ chính trong các hệ thống tự động. Tuy nhiên việc lập trình và điều khiển những hệ thống này cần một đội ngũ kỹ sư, cán bộ kỹ thuật lành nghề, sử dụng thành thạo thiết bị và phần mềm giao tiếp người và máy tính để có thể khai thác hiệu quả trong sản xuất. Hiện nay phần mềm Win CC đang được chú ý tới rất nhiều là do: trực quan,giao diện điều khiển mạnh, có khả năng tạo thông điệp, báo cáo, chức năng lưu trữ dữ liệu an toàn(bảo mật)… tuy nhiên vẫn còn nhiều mới mẽ chưa nhiều người nghiên cứu 1 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử    !"#$" PLC Là loại thiết bị thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình. PLC là một bộ lập trình số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc máy tính). Hình 2.1. PLC S7-300 %!&'$$( Hình 2.2. Cấu trúc của PLC Các module trong PLC S7-300. 2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử Hình 2.3. Các Modul trong PLC - Module CPU: Bộ xử lý trung tâm. • Loại thường CPU 312, 313, 314, 315, 316… • Loại Compact CPU 312C, 313C… • LoạiDP: CPU 315-2DP 316-2DP… • Loại kết hợp: CPU 312C-2DP,317F-2DP Hình 2.4. Modul CPU - Module SM: module xuất/nhập tín hiệu tương tự/số. 3 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử • Analog input SM331 • Analog output SM332 • Analog I/O SM334 SM335 Hình 2.5. Modul xuất nhập tín hiệu tương tự/số - Module chức năng FM. • Controller • M7Aplication • Counter Hình 2.6. Modul chức năng, nguồn, truyền thông, ghép nối - Module truyền thông CP. • AS-I • Ethernet • Profibus - Module nguồn PS-300. • PS307 2A • PS307 5A • PS30710A - Module ghép nối IM. • IM360 S • IM361 R • IM365 S-R 4 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử )%!&'$$"*+!&," PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét. Mỗi vòng quét bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1. Thời gian vòng quét: Là thời gian cần thiết để PLC thực hiện 1 vòng quét. Chú ý: Thời gian vòng quét không cố định tùy thuộc vào số lệnh trong chương trình thực hiện, vào khối lương dữ liệu được truyền thông… trong vòng quét đó. Hình 2.7. Vòng quét chương trình Lập trình tuyến tính. Kỹ thuật lập trình tuyến tính là phương pháp lập trình mà toàn bộ chương trình ứng dụng sẽ chỉ nằm trong khối OB1. Kỹ thuật này có ưu điểm là gọn, rất phù hợp với những bài toán đơn giản, ít nhiệm vụ. Do toàn bộ chương trình điều khiển chỉ nằm trong khối OB1 nên khối OB1 sẽ chỉ gần như là được thường trực trong vùng nhớ Word memory, trừ trường hợp khi hệ thống phải xử lý các tín hiệu báo ngắt. Ngoài khối OB1, trong vùng Word memory còn có mièn nhớ địa phương(local block) cấp phát cho OB1 và những khối BD được OB1 sử dụng. Lập trình cấu trúc Lập trình cấu trúc là kỹ thuât cài đặt thuật toán điều khiển bằng cách chia nhỏ các khối chương trình con FC hay FB với mỗi khối thực hiện một nhiệm vụ cụ thể của bài toán điều khiển chung và toàn bộ các khối chương trình này lại được quản lý một cách thống nhất bởi khối chương trình con theo thứ tự phù hợp với bài toán điều khiển đặt ra. Tương tự, một nhiệm vụ con lại có thể chia nhỏ thành nhiều nhiệm vụ nhỏ và cụ thể hơn nữa, do đó một khối chương trình con cũng có thể được gọi từ một khối chương trình con khác. -./" Bộ nhớ S7-300 được chia làm 3 vùng chính : a. Vùng chứa chương trình ứng dụng. Gồm 3 miền 5 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử OB (Organisation block): Miền chương trình tổ chức. FC (Function) : Miền chương trình con được tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó. FB (Function block) : Miền chương trình con, dược tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu vớ bất cứ khối chương trình khác và các dữ liệu này phải được xây dựng trong khối dữ liệu riêng DB ( Data block). b. Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được phân chia thành 7 miền khác nhau, gồm có: I (Process image input ): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số. Trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số. Q (Process image output): Miền đệm các dữ liệu cổng ra số. Kết thúc chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số. M: Miền biến cờ. Chương trình lưu giữ các tham số cần thiết. T: Miền nhớ phục vụ thời gian (Timer). C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm(Counter). PI: Miền địa chỉ cổng vào các module tương tự (I/O External input). PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự(I/O External output). c. Vùng chứa các khối dữ liệu, chia thành 2 loại: DB(data block): Miền chứa dữ liệu được tổ chức thành khối. Kích thước cũng như số lương do người sử dụng quy định. L (local data block): Miền dữ liệu địa phương. 01$23456!&," Để lập trình S7-300 Siemens có phần mềm là SIMATIC MANAGER có 3 ngôn ngữ thông dụng là: - Lập trình kiểu STL (Statement List): là ngôn ngữ lập trình kiểu kê gồm danh sách các câu lệnh. - Lập trình kiểu FBD (Function Block Diagram): Là ngôn ngữ lập trình sử dụng các hàm logic cơ bản AND, OR - Lập trình LAD (Ladder logic): Là ngôn ngữ lâp trình kiểu hình thang, phù hợp với người thiết kế mạch điện rơle. Ngoài ra còn có các ngôn ngữ cấp cao hơn như : - Ngôn ngữ lập trình điều khiển có cấu trúc SCL: SCL ( Structured Control Language) là một ngôn ngữ lập trình bậc cao giống như PASCAL, đã được tối ưu hoá để lập trình cho PLC. SCL tương thích với tiêu chuẩn quốc tế IEC1131-1( DINEN 6.1131-3) và đặc biệt thích hợp cho việc lập trình các thuật toán phức tạp hay các ứng dụng xử lý dữ liệu, S7-SCL chỉ chạy được khi đã có SIMATIC Manager. 6 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử - Biểu đồ chức năng liên tục CFC (Continuous Function Chart): Phần mềm CFC là một phần mềm soạn thảo dưới dạng đồ họa, cho phép nối các khối bằng cách vẽ một lưu đồ chức năng CFC. Chương trình quản lý SIMATIC Manager (STEP 7 Standard Tool) làm phần mềm cơ sở và phần mềm SCL để biên dịch. - Điều khiển tuần tự GRAPH (sequential Control GRAPH): S7-GRAPH là một phương pháp lập trình đồ họa cho các hệ thống điều khiển tuần tự. Phần mềm này tương thích với ngôn ngữ SFC theo tiêu chuẩn IEC 1131-3 (DIN EN 61131-3). Để sử dụng S7-GRAPH bạn phải cần SIMATIC Manager (STEP 7 Basic). - Điều khiển theo đồ hình trạng thái (HIGRAPH): Lập trình S7-HIGRAPH là một phương pháp lập trình đồ họa cho các hệ điều khiển đồ hình trạng thái. Nó cần phần mềm cơ sở là SIMATIC Manager (STEP 7). 78/!9:4#"!"*;<= a. Các phép toán logic Các phép toán logic được sử dụng để lập trình điều khiển logic. Đây là các phép toán được sử dụng nhiều nhất trong lập trình PLC. Các phép toán logic gồm các phép toán sau: Hình 2.8. Các phép toán logic b. Các phép toán so sánh 7 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử Hình 2.9. Các phép toán so sánh c. Các phép chuyển đổi dữ liệu Hình 2.10. Các phép chuyển đổi dữ liệu d. Các lệnh Timer Hình 2.11. Các lệnh Timer 8 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử • Bộ Timer xung S_PULSE Hình 2.12. Sử dụng Timer S-PULSE • Bộ Timer xung mở rộng S_PEXT Hình 2.13. Sử dụng Timer S-PEXT • Bộ Timer on delay S_ODT 9 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử Hình 2.14. Sử dụng Timer S-ODT • Bộ Timer on delay có nhớ S_ODTS Hình 2.15. Sử dụng Timer S-ODTS • Bộ Timer OFF delay S_OFFDT Hình 2.16. Sử dụng Timer S-OFFDT e. Các lệnh Counter Hình 2.17. Các lệnh Counter 10 [...]... khởi động, kích vào “Browse” trong hộp thoại “Start Picture” và chọn giao diện điều khiển “CauTruc.pdl” Sau đó chọn OK Trong hộp thoại “Window Attributes”, đặt thuộc tính cho giao diện điều khiển: kích chuột vào “Title”, “Maximize”, “Minimize” và “Adapt Picture” Sau đó chọn OK 2.2.3.6 Chạy chương trình Active Để biết giao diện điều khiển sẽ xuất hiện như thế nào khi chạy Runtime, chọn “File” -> chọn... lượng dòng thông báo trên giao diện thông báo (ở đây ta chọn ít nhất có 250 dòng thông báo được lưu trữ trên giao diện thông báo) 30 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử • Chọn Next, Hộp thoại cuối cùng System Wizard đưa ra tóm tắt các tham số đã được thiết lập Sau đó chọn Finish để thoát khỏi System Wizard Hình 2.40 Thiết lập cảnh báo 2.2.5.4 Thiết lập thông báo Tiếp theo, chúng... vào nút “Start Simulation” để bắt đầu mô phỏng biến Tag 2.2.5.Cảnh báo và thông báo lỗi (Alamr Logging) Các bước thiết lập cảnh báo và thông báo lỗi: 1 Mở cửa sổ Alarm Logging 2 Khởi động System Wizard 3 Thiết lập thông báo 4 Thiết lập màu cho các thông báo 5 Thiết lập giá trị giới hạn cho các thông báo 6 Thiết lập giao diện thông báo 7 Thiết lập các tham số Runtime 8 Chạy chương trình 2.2.5.1.Chức... thị đồ hoạ, đưa ra thông báo, lưu trữ, và xuất các báo cáo Nó là một trình điều khiển mạnh, với giao diện lập trình thân thiện cho phép cập nhật nhanh chóng các hình ảnh của các quá trình tự động hoá cần quan sát (thông qua các trang màn hình) và các chức năng lưu trữ an toàn … nên đảm bảo lợi ích cao Ngoài ra WinCC còn đưa ra các giao diện mở cho các giải pháp của người dùng Những giao diện này có thể... chọn được lựa chọn) Nút tròn (Round Button): Là một công cụ giống như Button phục vụ cho vận hành sự kiện quá trình Slider: Là công cụ điển hình chuyển động phục vụ cho điều khiển quá trình (điều khiển nhiệt độ chẳng hạn) Phạm vi điều khiển nằm giưã giá trị nhỏ nhất và giá trị lớn nhất Ta có 23 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử thể thiết lập một sự liên kết tới quá trình bằng... và mức thấp Có thể đặt cấu hình loại thể hiện 3D theo bất kì cách nào mà bạn muốn Nhóm thể hiện (Group Display) Cung cấp thể hiện cách quy tụ theo cấp bậc của trạng thái hiện tại của những loại thông báo nhất định mặc dù không có sự liên quan tới thông báo hệ thống với WinCC • Các đối tượng của Window(Window Object) Nút bấm (Button): Sử dụng để điều khiển sự kiện quá trình Nó có hai trạng thái ấn xuống... counter S-CD 2.2 Tổng quan về WinCC 2.2.1 Khái niệm chung WinCC (Windows Control Center) là một hệ thống phần mềm điều khiển giám sát công nghiệp (Tích hợp giao diện người máy IHMI – Integrate Human Machine Interface), có tính năng kỹ thuật và hệ thống màn hình hiển thị đồ hoạ để điều khiển các nhiệm vụ đặt ra trong sản xuất và tự động hóa quá trình công nghiệp Hệ thống này 11 Đồ án tốt nghiệp Ngành:... đặt thông số và chạy các ứng dụng khác nhau khi hệ thống chạy Run-time Gồm các Tab sau khi bấm vào Propertise trong pop-up menu ở Computer • General infomation: Thông tin chung về tên máy, dạng máy • Start up: Khởi động lúc chạy Run-time • Lựa chọn các thông số: Quy định cách thức làm việc cho các ứng dụng khác nhau của hệ điều hành trong lúc hệ thống chạy Run-time • Graphic Run-time: Cài đặt các thông. .. Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử Indirect: Thuộc tính của đối tượng được định vị trực tiếp thông qua tag (Chỉ sử dụng trong trường hợp đối tượng kết nối trực tiếp với Tag) 2.2.3.5 Cài đặt thông số khi chạy Runtime Cài đặt thông số khi chạy Runtime Chúng ta đặt tham số cho cửa sổ giao diện khi chạy Runtime theo trình tự sau: Bên trái cửa sổ “Wincc Explorer”, kích vào “Computer” Bên phải cửa sổ “Wincc... thiết lập thông báo trong cửa sổ Table Window Đối với Project này chúng ta sẽ đặt 3 thông báo Nhưng độ dài của các User Text Blocks được tạo bởi Wizard phải được hiệu chỉnh a.Thay đổi độ dài của một dòng thông báo: Click chuột vào biểu tượng dấu thập (+) trên thư mục “Message Blocks” Chọn “User Text Blocks” Kích chuột phải vào “Message text chọn “Properties” Hộp thoại tiếp theo, nhập độ dài thông báo . khác. Các module điều khiển lập trình cỡ nhỏ như Zen, Logo, PLC… cùng với các Panel, màn hình cảm ứng có thể điều khiển và lập trình ngày càng sử dụng rộng rãi giúp việc điều khiển ngày càng nhanh. CC là giao diện giữa người và máy tinh, là một hệ thống dùng để người dùng giao tiếp ,thông tin qua lại giữa người (ở đây hiểu là người trực tiếp vận hành hệ thống) với hệ thống điều khiển thông. dịch. - Điều khiển tuần tự GRAPH (sequential Control GRAPH): S7-GRAPH là một phương pháp lập trình đồ họa cho các hệ thống điều khiển tuần tự. Phần mềm này tương thích với ngôn ngữ SFC theo tiêu