NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG BARIE CHẮN ĐƯỜNG NGANG TÀU HỎA Cần file code liên hệ 0799155065 Trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, chính xác, tiện lợi, gọn nhẹ,...). Mặt khác nhờ sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã tạo ra một loại thiết bị điều khiển lập trình nhằm thực hiện công việc một cách khoa học, đạt được độ chính xác cao, giảm sức lao động và giảm chi phí kinh tế. Vận tải đường sắt là một trong những ngành xương sống của nền kinh tế quốc dân. Nhưng để có thể chạy tàu một cách an toàn và năng lực thông qua lớn thì không thể không nói đến vai trò của Barie chắn đường ngang tàu hỏa. Barie chắn đường ngang tàu hỏa còn gọi là Barie tự động (Barrier tự động) dùng để kiểm soát xe đi ngang qua khu giao nhau giữa đường bộ và đường sắt để đảm bảo an toàn cho người và phương tiện giao thông giảm thiểu tai nạn không đáng có. Lắp đặt Barie chắn tàu tự động dùng phân luồng giao thông, chắn phương tiện qua lại là điều cần thiết. Trạm barie tự động giảm sức lao động của công nhân, công việc đạt hiệu quả, mà thời gian lại nhanh chóng, độ chính xác cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội. Hiện nay, an toàn trên đường ngang là một vấn đề bức xúc đối với toàn xã hội. Các tai nạn liên tục xảy ra gây thiệt hại về người và của gây ảnh hưởng xấu đến uy tín của ngành đường sắt. Vì vậy nhóm chúng em đã tiến hành thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu giải pháp điều khiển giám sát hệ thống barie chắn đường ngang tàu hỏa”
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HOC GIAO THÔNG VẬN TẢI -o0o - BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NĂM HỌC: 2022-2023 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG BARIE CHẮN ĐƯỜNG NGANG TÀU HỎA Người hướng dẫn: PGS.TS Trịnh Lương Miên Sinh viên thực hiện: Hà Nội, 2023 Mục Lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM 1.1 Tổng quan đường sắt Việt Nam 1.1.1 Khái niệm chung đường ngang .9 1.1.2 Phân loại đường ngang .10 1.1.3 Các yêu cầu cấu trúc đường ngang .10 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ PLC VÀ BARIE .12 2.2 Sơ lược lịch sử phát triển PLC 12 2.3 Tổng quan PLC 14 2.3.1 Giới thiêu PLC .14 2.3.2 IQ-R Series 16 2.3.3 IQ-F Series 18 2.3.5 L Series 20 2.3.6 F/FX Series 20 2.4 Hệ thống barie 21 2.4.1 Tổng quan Barie: 22 2.4.2 Chức Barie: .22 2.4.3 Ưu điểm: 22 2.4.4 Nhược điểm: 23 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 24 3.1 PLC Mitsubishi FX3GE-24MT/DS 24 3.2 Át điện MBC pha .25 3.2.1 Khái niệm: 25 3.2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động: .25 3.3 CB Tép LS BKN2P .26 3.4 Cảm biến khoảng cách NPN 27 3.4.1 Giới thiệu 27 3.4.2 Nguyên lý hoạt động 27 3.4.3 Cấu tạo 27 3.4.4 Ưu điểm, nhược điểm phương pháp thay 28 3.4.5 Ứng dụng 28 3.5 Step Motor 28 3.5.1 Step Motor gì? 29 3.5.2 Cấu tạo 29 3.5.3 Nguyên lý điều khiển 29 3.5.4 Ưu điểm step motor 31 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ XÂY DỰNG PHẦN MỀM CHO HỆ THỐNG 33 4.1 Sơ đồ cấu trúc thiết bị 33 4.2 Thiết kế mạch nguyên lí .34 4.2.1 Xây dựng thuật toán cho mạch phần cứng .34 4.2.2 Sơ đồ mạch cảm biến 35 4.2.3 Sơ đồ mạch động bước 35 4.4 Dữ liệu lưu SQL Server để update lên Web .38 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 39 5.1 Mục tiêu 39 5.2 Kết thực 39 5.3 Hướng phát triển 39 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình1.1: Đường sắt Việt Nam Hình 2.1: Hình ảnh PLC Hình 2.2: Cấu trúc bên plc Hình 2.3: Plc Mitsubishi dịng IQ-R Series Hình 2.4: Plc Mitsubishi dịng IQ-F Series Hình 2.5: Plc Mitsubishi Q Series Hình 2.6: Plc Mitsubishi L Series Hình 2.7: Plc Mitsubishi F/FX Series Hình2.8: Các loại barie tự động Hình 2.9: Barie tự động Hình 3.1: Plc Mitsubishi FX3GE -24MT/DS Hình 3.2: Át điện pha Hình 3.3: CB tép LS BKN2P Hình 3.4: CB khoảng cách NPN Hình 3.5: Sơ đồ đấu dây cảm biến khoảng cách Hình 3.6: Step Motor Hình 3.7: Dạng xung điều khiển full bước (phát xung dây) Hình 3.8: Dạng xung điều khiển full bước (phát xung dây) Hình 3.9: Dạng xung điều khiển full bước (phát xung dây) Hình 4.1: Sơ đồ cấu trúc thiết bị Hình 4.2: Lưu đồ thuật tốn cho tiết Hình 4.3: Sơ đồ mạch cảm biến khoảng cách Hình 4.4: Sơ đồ mạch động bước Hình 4.5: Giao diện trạm barie tự động Hình 4.6: Giao diện giám sát trạm barie tự động Hình 4.7: Giao diện liệu SQl Server Hình 4.8: Mơ hình hồn thiện LỜI NĨI ĐẦU Trong thời đại cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày cao vào đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, xác, tiện lợi, gọn nhẹ, ) Mặt khác nhờ phát triển nhanh chóng cơng nghệ thông tin, công nghệ điện tử tạo loại thiết bị điều khiển lập trình nhằm thực công việc cách khoa học, đạt độ xác cao, giảm sức lao động giảm chi phí kinh tế Vận tải đường sắt ngành xương sống kinh tế quốc dân Nhưng để chạy tàu cách an tồn lực thơng qua lớn khơng thể khơng nói đến vai trị Barie chắn đường ngang tàu hỏa Barie chắn đường ngang tàu hỏa gọi Barie tự động (Barrier tự động) dùng để kiểm soát xe ngang qua khu giao đường đường sắt để đảm bảo an toàn cho người phương tiện giao thông giảm thiểu tai nạn không đáng có Lắp đặt Barie chắn tàu tự động dùng phân luồng giao thông, chắn phương tiện qua lại điều cần thiết Trạm barie tự động giảm sức lao động công nhân, công việc đạt hiệu quả, mà thời gian lại nhanh chóng, độ xác cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Hiện nay, an toàn đường ngang vấn đề xúc toàn xã hội Các tai nạn liên tục xảy gây thiệt hại người gây ảnh hưởng xấu đến uy tín ngành đường sắt Vì nhóm chúng em tiến hành thực đề tài: “ Nghiên cứu giải pháp điều khiển giám sát hệ thống barie chắn đường ngang tàu hỏa” Mục tiêu, phạm vi nghiên cứu đề tài - Mục tiêu: Xây dựng mơ hình phần cứng phần mềm hệ thống barie chắn đường ngang tàu hỏa - Phạm vi nghiên cứu: Điều khiển giám sát thiết bị hệ thống điều khiển giám sát trạm Barie đường tàu hỏa tự động Xây dựng thuật toán điều khiển Xây dựng phần mềm PLC MITSUBISHI FX3GE-24MT/DS Tính tốn thiết kế phần cứng Thiết kế giao diện phần mềm GT Designer Phương pháp nghiên cứu, lựa chọn giải pháp công nghệ đề tài: - Phương pháp nghiên cứu đề tài: Phương pháp khảo sát thực tế thu nhận thơng tin Phân tích tổng hợp lý thuyết, kiến thức học nhà trường Tham khảo tài liệu, hỏi đáp giáo viên hướng dẫn Viết chương trình lắp ráp chạy thử mơ hình - Giải pháp cơng nghệ: Mơ hình điều khiển PLC MITSUBISHI FX3GE-24MT/DS hoạt động điện áp chiều 24VDC hoạt động dựa theo chương trình lập trình GX Work3 mơ phần mềm DT Designer3 Kết nghiên cứu: - Thiết kế mơ hình thu nhỏ kiểm nghiệm trình hoạt động hệ thống - Thiết kế hệ điều khiển cho mơ hình, vận hành liên tục tự động nhờ có hệ thống cấp nguồn mơ hình tàu hỏa chương trình điều khiển PLC người vận hành điều khiển, giám sát, lưu trữ bảo mật hệ thống máy tính - Áp dụng Scada để giám sát tương tác trình hoạt động hệ thống Hiệu Kinh tế - xã hội: - Chấm dứt tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng hệ thống barie chắn đường khu vực đường ngang dân sinh - Giảm thiểu vụ tai nạn đường sắt thương tâm, nâng cao an tồn giao thơng đường ngang dân sinh - Giảm bớt số lượng nhân viên trực điểm gác, đảm bảo rào chắn ngăn đường kịp thời, xác tàu chuẩn bị chạy qua Nội dung nghiên cứu: Gồm chương - Chương 1: Tổng quan đường sắt Việt Nam - Chương 2: Giới thiệu thiết bị PLC Barie - Chương 3: Nghiên cứu thiết bị sử dụng hệ thống - Chương 4: Thiết kế phần cứng xây dựng phần mềm cho hệ thống - Chương 5: Kết luận Để hoàn thành đề tài chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Giao Thông Vận Tải thầy cô Khoa Điện – Điện Tử truyền lại kiến thức quý báu suốt thời gian chúng em theo học trường tạo điều kiện để chúng em nghiên cứu đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn đến thầy PGS.TS Trịnh Lương Miên - Giảng viên BM Điều Khiển Học ln tận tình hướng dẫn nhóm suốt q trình triển khai thực đề tài Trong trình thực hiện, chúng em cố gắng tránh khỏi sai sót Kính mong nhận góp ý nhận xét từ phía thầy, giáo để đề tài ngày hôm chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM 1.1 Tổng quan đường sắt Việt Nam 1.1.1 Khái niệm chung đường ngang Hình1.1: Đường sắt Việt Nam Đường ngang nói Điều lệ đường ngang nơi đường sát đường giao mặt bằng, quan có thẩm quyền định xây dựng để đảm bảo an tồn giao thơng Những quy định Điều lệ đường ngang không áp dụng cầu chung (đường sắt đường mặt cầu) nơi đường sắt giao cắt với đường nội ga, cảng, bãi hàng, nhà máy, xí nghiệp Phạm vi đường ngang bao gồm: Đoạn đường qua đường sắt nằm hai chắn nằm hai ray - ngồi hai bên đường sắt cách má ray trở 6m nơi khơng có chắn Đoạn đường sắt nằm hai vai đường điểm giao - Đường ngang phân loại sau: Theo thời gian sử dụng: Lâu dài, có thời gian, thường xuyên đóng Theo cách tổ chức phịng vệ: có người gác, khơng có người gác, biển báo hiệu Theo quan quản lý: - Cơ quan quản lý đường sắt Việt Nam quản lý: Đường ngang nơi đường giao với đường sắt đường sắt chuyên dùng ngành đường sắt gọi đường ngang công cộng, đường ngang nơi đường chuyên dùng giao với đường sắt gọi đường ngang nội - Cơ quan quảng lý đường quản lý: Đường ngang nơi đường giao với đường sắt chuyên dùng không đường sắt quản lý gọi đường ngang chuyên dùng 1.1.2 Phân loại đường ngang Điều Đường ngang phân loại thành cấp cụ thể sau: Đường ngang cấp I: Đường sắt giao với đường cấp I, II, III Đường ngang cấp II: Đường sắt giao với đường cấp IV, V Đường ngang cấp III: Đường ngang cịn lại khơng thuộc đường ngang quy định khoản 1, khoảng điều Đường ngang nằm nội đô, nội thị (thành phố, thị xã, thị trấn) xếp vào cấp tương ứng Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải định 1.1.3 Các yêu cầu cấu trúc đường ngang Theo quy định đường ngang phải đặt đoạn thẳng đường sắt đường Đường phải cắt vng góc với đường sắt, trường hợp ngoại lệ cho phép đặt giao cắt góc nhọn không nhỏ 45 độ Trắc dọc đường hai phía đường ngang phải đoạn đường không ngắn 10m nơi đường đắp 15m nơi đường đào Hướng đường cong tới đường ngang không ngoặt 0.05 Chiều rộng đường ngang không nhỏ bề rộng đường ô tô cho phép chuyển động theo hai hướng lúc Trong tất trường hợp, chiều rộng đường ngang có khơng nhỏ 6m cải tạo lại không nhỏ 7m Để tránh đoãn mạch mạch điện đường ray đường ngang có xe bánh sắt chạy qua, phía ngồi lịng đường sắt cao đỉnh ray từ 30 đến 40 mm đặt gờ chống chập Tại đường ngang cấp I, cấp II, gờ chống chập làm đan bê tông Mặt gờ chống chập phải phẳng không lồi, lõm cản trở giao thông đường bộ, hạn chế lực thông qua đường ngang Trên đoạn đường tới đường ngang phải trồng cọc tiêu cách 1.5m hàng rào dài suốt 16m tính từ ray trở Cách đường ngang từ 500m đến 1500m phía đường sắt phải đặt biển “kéo cịi” Trên đường hai phía đường ngang đặt: - Trước đường ngang không trang bị tín hiệu phịng vệ đặt hai biển báo “Đường ngang khơng có cần chắn” Biển thứ cách đường ngang 40 đến 50m, biển thứ hai cách đường ngang 150 đến 250 m tính từ mép ray ngồi cùng phía - Trước đường ngang có trang bị cần chắn (tự động điều khiển tay) đặt hai biển báo “ Đường ngang có cần chắn".Vị trí hai biển báo nêu cho đường ngang không cần chắn - Trước đường ngang trang bị cần chắn tự động nửa tự động phía bên phải đường tơ cách mép ray phía 50 cịn trang bị thêm biển báo “ Đường ngang có cần chắn tự động” - Trên tất đường ngang khơng có cần chắn đường ngang có cần chắn nửa đường tự động, gần đường ngang đặt biển chéo hình chữ X Để tránh nhầm lẫn, đường ngang có cần chắn khơng gần biển - Tất biển báo nêu đặt lề đường đường phía bên phải theo hướng chạy ô tô - Các đường ngang cấp I, cấp II đường ngang phòng hộ cấp khác nằm gần ga cần có điện thoại liên lạc với ga gần - Những cần chắn khí phải điều khiển tập trung Trên cần chắn khí có đèn sáng ban đêm ban ngày tầm nhìn tín hiệu hạn chế Khi đóng chắn đèn chiếu ánh sáng đỏ phía đường tơ, chắn mở: ánh sáng màu xanh.Trong hai trường hợp vừa nêu từ phía chịi chắn nhìn thấy đèn màu trắng 10