Lập trình và thiết kế hệ thống đèn giao thông tại ngã tư ứng dụng PLC và wincc

Hiện nay sự tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới diễn ra nhanh chóng, với sự ra đời của hàng loạt những sản phẩm mới ứng dụng những tiến bộ ở những nước phát triển.Đặc biệt trong những năm gần đây kĩ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ, có nhiêug công nghệ điều khiển mới được ra đời để thay thế cho những công nghệ đã lỗi thời.Để bắt kịp với tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới cũng như đáp ứng yêu cầu CNH_HĐH đất nước thì ngành công nghiệp Việt Nam đang thay đổi nhanh chóng, công nghệ và thiết bị hiện đại đang dần dần được thay thế các công nghệ lạc hậu và thiết bị cũ. Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập trình PLC, Vi xử lý, điện khí nén, điện tử. Đang được úng dụng rộng rãi trong công nghiệp như các dây truyền xản xuất nước ngọt, chế biến thức ăn gia xúc, máy điều khiển theo chương trình CNC, các hệ thống đèn giao thông, các hệ thống báo động. Trong các trường đại học, cao đẳng và các trường trung học đã và đang đưa các thiết bị hiện đại có khả năng lập trình được vào giảng dạy. Một trong những loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ và đảm bảo có độ tin cậy cao là hệ thống điều khiển tự động PLC.Với đề tài “Lập trình và thiết kế hệ thống đèn giao thông tại ngã tư ứng dụng PLC và Wincc ”. Chúng em đã vận dụng được những ưu điểm của hệ thông điều khiển này có hiệu quả cao. Điều đặc biệt là ý tưởng này được ứng dụng trong thực tế rất nhiều. Bởi vì hiện trạng giao thông Việt Nam còn rất thô sơ, lạc hậu, người tham gia giao thông không đi theo đúng nguyên tắc nào mới đẫn đến tắc đường, tai nạn..Sau quá trình học tập rèn luyện và nghiên cứu tại trường chúng em đã tích luỹ được vốn kiến thức để thực hiện đề tài của mình. Cùng với sụ hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cũng như các thầy cô giáo trong khoa và các bạn sinh viện cùng khoá đến nay chúng em đã hoàn thành đề tài này với nội dung sau:

Nguyễn Việt Hùng Lời nói đầu Hiện nay sự tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới diễn ra nhanh chóng, với sự ra đời của hàng loạt những sản phẩm mới ứng dụng những tiến bộ ở những nước phát triển.Đặc biệt trong những năm gần đây kĩ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ, có nhiêug công nghệ điều khiển mới được ra đời để thay thế cho những công nghệ đã lỗi thời. Để bắt kịp với tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới cũng như đáp ứng yêu cầu CNH_HĐH đất nước thì ngành công nghiệp Việt Nam đang thay đổi nhanh chóng, công nghệ và thiết bị hiện đại đang dần dần được thay thế các công nghệ lạc hậu và thiết bị cũ. Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập trình PLC, Vi xử lý, điện khí nén, điện tử. Đang được úng dụng rộng rãi trong công nghiệp như các dây truyền xản xuất nước ngọt, chế biến thức ăn gia xúc, máy điều khiển theo chương trình CNC, các hệ thống đèn giao thông, các hệ thống báo động. Trong các trường đại học, cao đẳng và các trường trung học đã và đang đưa các thiết bị hiện đại có khả năng lập trình được vào giảng dạy. Một trong những loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ và đảm bảo có độ tin cậy cao là hệ thống điều khiển tự động PLC. Với đề tài “Lập trình và thiết kế hệ thống đèn giao thông tại ngã tư ứng dụng PLC và Wincc ”. Chúng em đã vận dụng được những ưu điểm của hệ thông điều khiển này có hiệu quả cao. Điều đặc biệt là ý tưởng này được ứng 1 Nguyễn Việt Hùng dụng trong thực tế rất nhiều. Bởi vì hiện trạng giao thông Việt Nam còn rất thô sơ, lạc hậu, người tham gia giao thông không đi theo đúng nguyên tắc nào mới đẫn đến tắc đường, tai nạn Sau quá trình học tập rèn luyện và nghiên cứu tại trường chúng em đã tích luỹ được vốn kiến thức để thực hiện đề tài của mình. Cùng với sụ hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cũng như các thầy cô giáo trong khoa và các bạn sinh viện cùng khoá đến nay chúng em đã hoàn thành đề tài này với nội dung sau: 1: Xác định nhiệm vụ điều khiển hệ thống. 2: Giới thiệu chung về PLC. 3: Thiết kế chế tạo mô hình mô phỏng. 4: Viết chương trình chạy cho hệ thống qua phần mềm ứng dụng. 5: Hoàn thành thuyết minh. Do thời gian nghiên cứu có hạn nên không thể tránh khỏi nhưng sai sót, chúng em rất mong nhận đựoc sự góp ý, chỉ dẫn thêm của các thầy cô cũng như ý kiến đóng góp của các bạn sinh viên để đề tài của chúng em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ những mục tiêu đã đặt ra. Chúng em xin chân thành cảm ơn! bac giang, ngày 11 tháng 6 năm 2010 2 Nguyễn Việt Hùng Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 1 3 Nguyễn Việt Hùng 4 Nguyễn Việt Hùng Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 2 5 Nguyễn Việt Hùng 6 Nguyễn Việt Hùng 7 Nguyễn Việt Hùng DẪN NHẬP I.Đặt vấn đề Tự động ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống và công nghiệp. Ngày nay ngành tự động đã phát triển tới trình độ cao nhờ những tiến bộ của lý thuyết điều khiển tự động, của những ngành khác như điện tử, tin học, … Nhiều hệ thống điều khiển đã ra đời, nhưng phát triển mạnh và có khả năng phục vụ rộng là bộ điều khiển PLC. Sở dĩ như thế, do bộ PLC có nhiều ưu điểm nổi bậc so những bộ điều khiển khác :  Đơn giản, dể dàng thay đổi, lập trình .  Tin cậy trong môi trường công nghiệp.  Cạnh tranh được giá thành với các bộ diều khiển khác. Cuối thập niên 60 xuất hiện khái niệm về PLC và đã được phát triển rất nhanh. Năm 1974 PLC đã sử dụng nhiều bộ xử lý như : mạch định thời, bộ đếm, dung lượng nhớ đến 12KB và có 1024 điểm nhập xuất. Năm 1976 đã giới thiệu hệ thống đưa tín hiệu vào ra từ xa. Năm 1977 PLC đã dùng đến vi xử lý. Năm1980 phát triển các khối nhập xuất thông minh nâng cao điều khiển thuận lợi qua viễn thông, nâng cao việc phát triển phần mềm, dùng máy tính cá nhân lập trình. Đến năm 1985 đã thành lập mạng PLC. Riêng nước ta sắp tới đây hành rào thuế quan khu vực được loại bỏ, kinh tế mở cửa hợp tác với nước ngoài. Trước tình hình đó, nền công nghiệp sẽ gặp không ít khó khăn do còn nhiều dây chuyền có công nghệ lạc hậu. Để có chổ 8 Nguyễn Việt Hùng đứng và thế mạnh trên thương trường, nhà nước đã đặc biệt chú trọng đến ứng dụng và phát triển tự động trong sản xuất, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và hạ giá thành. Một trong những phương án tốt nhất và được sử dụng rộng hiện nay là thay thế những hệ thống đó bằng bộ điếu khiển PLC. Để phát triển mạnh hơn nữa, nhiệm vụ đặt ra hàng đầu là đào tạo những chuyên gia về tự động điều khiển nói chung và về PLC nói riêng. Là một kỹ sư điện công nghiệp, công việc sẽ gắn liền với điều khiển, vận hành hệ thống sản xuất. Như vậy, những hiểu biết về PLC sẽ tạo nhiều thuận lợi để làm việc tốt hơn. Khi đang còn ngồi trên ghế nhà trường, việc tìm hiểu, nghiên cứu để nắm vững phương pháp lập trình trên bộ PLC rất có ý nghĩa và là điều kiện tốt nhất học hỏi, tích lũy kinh nghiệm. II. Giới hạn đề tài -Do thi gian nghiên cu c hạn nên viƯc tìm hiĨu vỊ PLC và SIMATIC S7- 300 cđa SIEMENS còn nhiỊu thiu st và không đầy đđ. -Do hoàn cảnh hc tp không đưỵc tip xĩc nhiỊu với PLC nên trông qua trình khảo sát và thc hành với PLC còn c nhiỊu kh khăn. -Do yêu cầu cđa đỊ tài xut phát t thc t nên trong khi xư lý các trưng hỵp trong thc t còn c nhiỊu trưng hỵp không xư lý đưỵc. 9 Nguyễn Việt Hùng Chương i: khái quát chung về hệ thống điều khiển Khái niệm và phân loại về hệ thống điều khiển. I. Khái niệm về điều khiển. 10 [...]... phỳt thun tin cho vn bo trỡ v sa cha h thng 5 Phõn loi PLC Hin nay trong lnh vc iu khin núi chung v ngnh t ng húa núi riờng, cỏc PLC mi c a vo s dng ngy cng nhiu vi tớnh nng rt ln nh: + PLC S5 + PLC S7 - 200 + PLC S7 - 300 23 Nguyn Vit Hựng + PLC S7 - 400 + PLC LOGO 24 Nguyn Vit Hựng II H thng iu khin PLC S7 - 300 II.1 Cu trỳc phn cng ca h thng PLC S7 - 300 Thụng thng, tng tớnh mm do trong ng dng thc... cn vit chng trỡnh theo ngụn ng PLC v nhp vo b nh PLC Thit b iu khin s giỏm sỏt cỏc tớn hiu vo /ra theo cỏc chng trỡnh ny v thc hin cỏc quy tc iu khin ó lp trỡnh PLC cú 5 thnh phn c bn: n v x lý trung tõm, b nh, b ngun nuụi, khi tớn hiu vo/ra v thit b lp trỡnh S cu trỳc c bn ca PLC 19 Nguyn Vit Hựng 3 Cu to PLC Mt PLC in hỡnh cú cu to nh hỡnh v: Ta thy cu trỳc c bn ca PLC bao gm mt b vi x lý trung tõm... phn ni dõy bờn ngoi khụng b nh hng õy l u im ca phng phỏp iu khin lp trỡnh c 13 Nguyn Vit Hựng Cỏc bc thit lp s diu khin lp trỡnh: Xác định yêu cầu công nghệ Thiết kế thuật giải Soạn thảo chơng trình Nạp chơng trình vào bộ nhớ Chạy thử kiểm tra Lu vào bộ nhớ, in thành tài liệu III S khỏc nhau gia h thng iu khin ni cng v h thng iu khin lp trỡnh c cú th minh ho bng vớ d sau: - iu khin h thng 3 mỏy bm... trong mng gia cỏc PLC vi nhau hoc gia PLC vi mỏy tớnh 31 Nguyn Vit Hựng S kt ni trm PLC S7 - 300 II.2 X lý cỏc tớn hiu vo ra, cu trỳc b nh trong PLC Cỏc tớn hiu vo ra t u vo ra ca PLC s c lu tr trong cỏc vựng nh x lý cỏc tớn hiu ny ta truy nhp vo vựng a ch ly cỏc giỏ tr 32 Nguyn Vit Hựng ca chỳng Sau õy s trỡnh by cu trỳc b nh v cỏc truy nhp cho PLC Siemens * Phng phỏp truy nhp PLC lu tr thụng tin... mụi trng xung quanh (vi cỏc PLC khỏc hay mỏy tớnh) Ton b chng trỡnh iu khin c lu trong b nh ca PLC di dng cỏc khi chng trỡnh nh khi OB, FC hoc FB, v c thit lp theo chu k vũng quột cú th thc hin c mt chng trỡnh iu khin, tt nhiờn PLC cú tỡnh nng nh mt mỏy tớnh Ngha l phi cú mt b vi x lý (PLC) , mt h iu hnh, b nh lu chng trỡnh iu khin, d liu v tt nhiờn phi cú cng u vo/ra giao tip c vi i tng iu khin... tiờu th ln -Thi gian sa cha lõu -Khú cp nht s nờn gõy khú khn cho cụng tỏc bo trỡ cng nh thay th *u im ca h iu khin PLC: S ra i ca h iu khin PLC ó lm thay i hn h thng iu khin cng nh cỏc quan nim thit k v chỳng, h iu khin dựng PLC cú nhiu u im sau: -Gim 80% s lng dõy dn -Cụng sut tiờu th ca PLC rt thp 22 Nguyn Vit Hựng -Cú chc nng t chun oỏn do ú d dng cho cụng tỏc sa cha c nhanh chúng v d dng -Chc nng... mụi trng xung quanh Bờn cnh ú PLC cũn cú thờm cỏc khi chc nng c bit khỏc nh b m (Counter), b thi gian (Timer) v cỏc khi chuyờn dng khỏc 2 Cu trỳc ca PLC Thit b iu khin logic lp trỡnh PLC l thit b iu khin c bit da trờn b vi x lý, s dng b nh lp trỡnh c lu tr cỏc lnh v thc hin cỏc chc nng: phộp logic, lp chui, nh gi, m, thut toỏn iu khin mỏy v cỏc quỏ trỡnh 18 Nguyn Vit Hựng PLc c thit k cho phộp nhng... bng mt mỏy vi tớnh Chng II gii thiu v PLC - s7 300 I i cng v thit b iu khin logic lp trỡnh PLC 1 Khỏi nim Thit b iu khin logic lp trỡnh (Programmable Logic Control , vit tt l PLC ) l loi thit b cho phộp thc hin linh hot cỏc thut toỏn iu khin s thụng qua mt ngụn ng lp trỡnh Thay cho vic thc hin thut toỏn ú 17 Nguyn Vit Hựng bng mch s nh vy vi chng trỡnh iu khin PLC tr thnh mt b iu khin s nh gn d dng... trung tõm CPU, b nh (ROM, RAM), khi vo ra, khi phỏt xung nhp, pin v h thng cỏc BUS Ton b hot ng ca PLC c iu khin bi CPU, nú c cung cp bi khi phỏt xung nhp, do ú tc ca CPU s ph thuc vo khi phỏt xung nhp( thụng thng khi phỏt xung nhp cú tn s vo khong 1 ữ 8 MHz ), xung nhp ny s cung cp cho tt c cỏc khi trong PLC ng b húa quỏ trỡnh hot ng ca khi ny vi CPU 20 Nguyn Vit Hựng H thng BUS bao gm BUS a ch ( xỏc... Tớn hiu ra K1, K2, K3 l cỏc khi ng t vn gi nguyờn -Phn x lý c thay th bng thit b iu khin lp trỡnh c 15 Nguyn Vit Hựng IV.B iu khin lp trỡnh c B iu khin lp trỡnh c(Programble Logic Controler): gi tt l PLC bao gm cỏc module sau: -Khi x lý trung tõm CPU v b nh chng trỡnh -Module xut nhp(Input / Output) -H thng Bus truyn tớn hiu -Khi ngun nuụi 16 Nguyn Vit Hựng -Module nhp (input module) c ni vi cỏc cụng . những loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ và đảm bảo có độ tin cậy cao là hệ thống điều khiển tự động PLC. Với đề tài Lập trình và thiết kế hệ thống đèn giao thông tại ngã tư ứng dụng PLC và Wincc. chương trình CNC, các hệ thống đèn giao thông, các hệ thống báo động. Trong các trường đại học, cao đẳng và các trường trung học đã và đang đưa các thiết bị hiện đại có khả năng lập trình được vào. chương trình theo ngôn ngữ PLC và nhập vào bộ nhớ PLC. Thiết bị điều khiển sẽ giám sát các tín hiệu vào /ra theo các chương trình này và thực hiện các quy tắc điều khiển đã lập trình. PLC có