Lập trình PLC mô phỏng hệ thống đèn giao thông

1 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH HẢI DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI DƯƠNG KHOA: ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG TIỂU ĐỀ ÁN MÔN HỌC Học phần: ĐIỀU KHIỂN LOGIC PLC Đề tài: Lập trình PLC mô hệ thống đèn giao thông Giảng viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Ngọc Cương Sinh viên: Nguyễn Như Sang Lương Trọng Nghĩa Lớp: K2.ĐHĐTVT Hải Dương, tháng năm 2016 Nhận xét giảng viên Mục Lục 1.1 Sự cần thiết lập tiểu đề án 1.2 Phạm vi đối tượng tiểu đề án 1.3 Phương pháp thực hiện 1.3 Yêu cầu tiểu đề án 1.4 Sản phẩm tiểu đề án: 1.5 Quan điểm NỘI DUNG CỦA TIỂU ĐỀ ÁN 2.1 Căn cứ xây dựng tiểu đề án 2.1.1 Căn cứ pháp lý: 2.2 Mục tiêu tiểu đề án đến năm 2015 2.2.1 Mục tiêu chung: 2.2.2 Mục tiêu cụ thể: 2.3 Nội dung tiểu đề án 2.3.2 Thực trạng 1.1 Khái niệm PLC 1.2 Cấu trúc PLC 1.2.1 CPU (Central Processcing Unit) 1.2.2 Bộ nhớ 1.3 Đặc điểm PLC 1.5 Ngôn ngữ lập trình, thiết bị lập trình Ngôn ngữ LAD Ngôn ngữ STL 1.6.Phần mềm mô PC-Simu S7 200 simulation b) Hiệu kinh tế - xã hội: 30 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 30 3.1 Kết luận: 30 3.2 Đề xuất kiến nghị: 30 TIỂU ĐỀ ÁN Tiểu đề án :Lập trình PLC mô hệ thống đèn giao thông SỰ CẦN THIẾT LẬP TIỂU ĐỀ ÁN 1.1 Sự cần thiết lập tiểu đề án Báo cáo kết sau học xong Chương II: Thực hành lập trình PLC Học đôi với hành: Lí luận phải gắn liền với thực tiễn; Cơ sở thực tiễn: Sinh viên khối ngành kỹ thuật nói chung, chuyên ngành Công nghệ truyền thông nói riêng cần thiết phải chắt lọc ghi nhớ kiến thức làm sở cho việc thực tập tạo sản phẩm cụ thể vật; Vì vậy, sau kết thúc học, em lựa chọn tiểu đề án: “Lập trình PLC mô hệ thống đèn giao thông.” làm Báo cáo kết sau học xong Chương II: “Thực hành lập trình PLC” để tự kiểm tra đánh giá chấm điểm thu hoạch theo chuẩn đầu 1.2 Phạm vi đối tượng tiểu đề án - Phạm vi tiểu đề án phạm vi Chương II: ”Thực hành lập trình PLC” - Đối tượng tiểu đề án: Lập trình PLC mô hệ thống 1.3 Phương pháp thực hiện - Phương pháp kế thừa: Kế thừa kiến thức học biết trước….; - Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập, tổng hợp thống kê kiến thức có liên quan đến Chương II làm sở phân tích đánh giá; - Vẽ sơ đồ, mô phần mềm chuyên dụng; - Chạy thử - Phương pháp tổng hợp: Tổng hợp thông tin, số liệu liên quan đến mục tiêu tiểu đề án đưa giải pháp phù hợp 1.4 Yêu cầu tiểu đề án - Xác định rõ mục tiêu, nhiệm vụ giải pháp chủ yếu cần tập trung đạo, thực để khắc phục hạn chế, tồn ’ - Có chế sách cụ thể, đảm bảo nguồn lực cho thực tiểu đề án; - Về thời gian: Từ 12/ 4/ 2016 đến 10/ 5/ 2016; 1.5 Sản phẩm tiểu đề án: - Báo cáo thu hoạch tiểu đề án làm sở để giảng viên thực hành hướng dẫn (Giảng viên lý thuyết phối hợp) cho sinh viên thực tập 1.6 Quan điểm - Xác định nhiệm vụ: + Phải nghiêm túc chấp hành; + Bám sát cụ thể hóa học/ học phần NỘI DUNG CỦA TIỂU ĐỀ ÁN 2.1 Căn cứ xây dựng tiểu đề án 2.1.1 Căn cứ pháp lý: Căn chương trình đào tạo kế hoạch thực Nhà trường nhằm đào tạo lý luận gắn liền với thực tiễn, phù hợp với nhu cầu xã hội nước hội nhập quốc tế - Lập trình PLC theo chuẩn IEC 61131-3; 2.1.2 Căn cứ yêu cầu thực tiễn: Xuất phát từ thực tiễn lực giảng dạy học tập Trường Đại học Hải Dương 2.2 Mục tiêu tiểu đề án đến năm 2015 2.2.1 Mục tiêu chung: Đạt chất lượng theo chuẩn đầu ngành Kỹ thuật Điện, Điện tử 2.2.2 Mục tiêu cụ thể: Đạt chất lượng theo tiến tới đạt chuẩn đầu theo ngành Kỹ thuật Điện, Điện tử, Lập trình PLC mô hệ thống đèn giao thông 2.3 Nội dung tiểu đề án 2.3.1 Bối cảnh xây dựng triển khai thực hiện tiểu đề án: - Thuận lợi: Đã thực hành xưởng học phần liên quan phần đo lường, phần linh kiện, kỹ thuật làm mạch in, kỹ thuật lập trình - Khó khăn thách thức: trình học tập hạn chế 2.3.2 Thực trạng a) Cơ sở lý luận: 1.1 Khái niệm PLC PLC gì? PLC (Programable Logic Controler) thiết bị điều khiển sử dụng nhớ lập trình, nhớ lưu giữ cấu trúc lệnh (logic, thời gian, đếm, hàm toán học…) để thực chức điều khiển Ngày PLC chức điều khiển logic thông thường có nhiều chức điều khiển cao cấp khác coi PLC máy tính công nghiệp 1.2 Cấu trúc PLC Thiết bị lập trình Thiết bị lập trình Cổng vào - Nút nhấn Cổng - Cảm biến - Relay - Đèn báo CPU Thiết bị lập trình Nguồn nuôi H×nh 2.1: CÊu tróc cña PLC 1.2.1 CPU (Central Processcing Unit) Là xử lý trung tâm có nhiệm vụ điều khiển quản lý hoạt động bên PLC Việc trao đổi thông tin CPU, nhớ cổng vào/ra thực thông qua hệ thống bus nối điều khiển CPU 1.2.2 Bộ nhớ Tất loại PLC sử dụng loại nhớ sau: - Bộ nhớ ROM (Read Only Memory) Là nhớ đọc, PLC nhớ dùng để lưu giữ chương trình điều hành nhà sản xuất nạp nạp lần - Bộ nhớ RAM (Random Acess Memory) 1.3 Đặc điểm PLC PLC thiết bị điều khiển có ưu điểm hẳn thiết bị điều khiển khác từ trước đến như: Dễ dàng việc lập trình lập trình lại Cho phép nhanh chóng thay đổi chương trình điều khiển Có nhiều module chức cho phép thực điều khiển phức tạp Có khả truyền thông cho phép nối mạng nhiều cấp độ Đơn giản bảo dưỡng sửa chữa Làm việc tin cậy môi trường công nghiệp (rung, độ ẩm, tiếng ồn, nhiệt độ … cao) 1.5 Ngôn ngữ lập trình, thiết bị lập trình Ngôn ngữ Lập trình Nhìn chung PLC tất hãng sử dụng hai ngôn ngữ lập trình bản: LAD STL Ngôn ngữ LAD Ngôn ngữ LAD(LADDER) ngôn ngữ đồ hoạ, sử dụng ký hiệu đồ hoạ để mô tả logic chương trình Ngôn ngữ LAD thuận tiện cho người lập trình không chuyên người quen thiết kế mạch rơle Ngôn ngữ LAD ký hiệu trạng thái bit trung gian bit đầu vào là: - Tương ứng với trạng thái mở tiếp điểm rơle - Ký hiệu trạng thái bít - Tương ứng với tiếp điểm thường đóng rơle - Ký hiệu bít đầu PLC - Giống cuộn dây rơle: - Ký hiệu hàm cao cấp trễ thời gian, đếm, hàm toán học dạng khối hộp chữ nhật: Ngôn ngữ STL Ngôn ngữ STL(Statement list) ngôn ngữ liệt kê câu lệnh Ngôn ngữ STL sử dụng tập lệnh giống tập lệnh vi xử lý, dùng phép toán đại số logic kết nối lệnh lại ta chương trình điều khiển Ngôn ngữ STL ngôn ngữ phức tạp yêu cầu người sử dụng phải nhớ câu lệnh, ngôn ngữ thông thường dàng cho người lập trình chuyên nghiệp người quen lập trình cho vi xử lý 1.6.Phần mềm mô PC-Simu S7 200 simulation a) phần mềm PC-simu Giao diện Thanh Công cụ Vùng soạn thảo b) Các kết đạt được: - Chương trình viết Step MicroWin  Khai báo đặt tên địa  Ta tiến hành viết chương trình  Khi viết chương trình, ta chia nhỏ thành mục sau: MAIN, dxbt, dv, ddbt, dxcd, ddcd  Chương trình MAIN 10 16 17 18 19 20 21  Chương trình dxbt  Chương trình dv 22  Chương trình ddbt 23  Chương trình dxcd  Chương trình ddcd 24  Sau khai báo viết chương trình ta tiến hành xuất chương trình để chạy chương trình s7-200 cách sau: o Trên công cụ chọn File, chọn tiếp Export , đặt tên tệp cần lưu chọn nơi lưu trữ chọn SAVE  Tiếp tục ta mở S7-200 để chạy chương trình o Tiến hành mở chương trình cách: Trên công cụ chọn Program, chọn tiếp load program chương trình lên hộp thoại, ta chọn Accept 25 o Ta chọn đến chương trình lưu chọn load o Tiến hành chọn CPU cho chương trình: Trên cộng cụ ta chọn Configuration, chọn tiếp CPU Type Một hộp thoại lên, mục CPU Type ta chọn CPU 224 bấm Accept o Để chọn cấu hình mô-đun ta đúp chuột vào mô-đun 0, hộp thoại ra, mục DIGITAL MODULES ta tích vào mục EM223 (16 I / 16 Q) chọn Accept 26 o Cuối cùng để chạy chương trình ta thao tác hình: 27 - Chương trình mô PC-Simu  Tạo Nút Start, Nút Stop  Tạo đèn giao thông( cột đèn 1và 3, có cách tạo tương tự nhau)  Tạo đèn đỏ người bộ( đđn) đèn xanh người bộ( đxn) ta làm theo hình + ( đđn1: Q06; đđn2: Q07; đđn3: Q06; đđn4: Q07) + ( đxn1: Q10; đxn2: Q11; đxn3: Q10; đxn4: Q11) 28  Mô hình đầy đủ - Nguyên lý hoạt động ( đèn cột 3, hoạt động giống nhau): Bấm Nút Start: Khi đèn xanh đường bật sáng cùng lúc đèn đỏ đường bật, đèn đỏ cho người đường đèn xanh người đường bật sáng Sau khoảng thời gian định đèn xanh tắt, đèn vàng bật lên Khi đèn vàng tắt 29 đèn đỏ 2, đèn đỏ người 1, đèn xanh người tắt Cùng lúc đèn xanh 2, đèn đỏ 1, đèn đỏ cho người 2, đèn xanh cho người bật sáng Lúc đèn vàng bật lên lúc đèn xanh tắt, đèn vàng tắt chu kì lập lại với đèn đỏ 2, đèn xanh Thường cụm ngã tư có hướng đường: hướng Việc hoạt động đèn có cách tính toán đối xứng với Đèn xanh hướng cùng với đèn đỏ hướng lại Và đèn đỏ với đèn vàng đèn xanh hướng lại Cứ nút giao thông vận hành: Ngoài hướng cho người đèn đỏ hướng chiều người tham gia theo chiều c) Những tồn tại hạn chế: - Kinh nghiệm thiết kế, chế tạo; - Hình thức: mô nhiều hạn chế 2.3.4 Các giải pháp: a) Viết tiểu đề án có kết tốt b) Triển khai thực hành theo tiểu đề án (Sử dụng phần mềm PC-Simu mô Trung tâm thực hành ĐTVT, phòng T6, khu GĐ, khu kí túc xá sinh viên Liên Hồng c) Đánh giá hiệu giá trị sử dụng sản phẩm cuối cùng (hiện vật): Nhóm sinh viên tự đánh giá, giảng viên chấm điểm, hội đồng môn/ khoa/ Nhà trường phê duyệt 2.3.5 Tiến độ thực hiện tiểu đề án: 02 tuần: STT Hoạt động ưu tiên triển khai Nghiên cứu tìm hiểu sở lý T gian Kinh phí, công gian dự phòng cụ Máy tính cá luận môn học PLC Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình Thời PLC STEP MicroWin nhân Máy tính cá nhân 30 3Tìm hiểu phần mềm mô Máy tính cá PC-Simu S7 200 simulation nhân 2.3.7 Nguồn lực thực hiện tiểu đề án - Nguồn tài chính: tự túc - Nguồn lực người: + Nguyễn Như Sang 2.3.8 Hiệu tiểu đề án a) Hiệu trang bị kiến thức lý luận, thực hành, thực tập tạo sản phẩm cho thân b) Hiệu kinh tế - xã hội: - Sau hoàn thành đề án/ tiểu đề án; - Nếu đưa đề án/ tiểu đề án vào thực rộng c) Hiệu khác KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận: Sau hoàn thành tập lập trình mô hệ đèn giao thông, người học có nhìn tổng quan, kiến thức sở lập trình PLC phần mềm mô WinCC, PC-Simu, S7 200 Simulation, để từ đánh giá lực, khả trình độ, tư lập trình, người học xác định mục tiêu hướng phát triển thân đồng thời tiền để để người học nghiên cứu toán SCADA, toán có liên quan tới tự đông hóa tương lai 3.2 Đề xuất kiến nghị: a) Đề xuất: - Sinh viên tự chấm điểm; - Giảng viên nhận xét, đánh giá cho điểm; b) Kiến nghị: Hội đồng môn, khoa chuyên môn Nhà trường kết luận [...]... Hiệu quả khác 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận: Sau khi hoàn thành bài tập lập trình mô phỏng hệ đèn giao thông, người học có được cái nhìn tổng quan, các kiến thức cơ sở về lập trình PLC cũng như các phần mềm mô phỏng WinCC, PC-Simu, S7 200 Simulation, để từ đó đánh giá được năng lực, khả năng trình độ, tư duy lập trình, người học xác định mục tiêu hướng phát triển bản thân đồng thời là tiền để... người đi bộ 2, đèn xanh cho người đi bộ 1 được bật sáng Lúc đèn vàng 2 được bật lên cũng là lúc đèn xanh 2 tắt, đèn vàng 2 tắt chu kì được lập lại với đèn đỏ 2, đèn xanh 1 Thường thì mỗi cụm ngã tư sẽ có 2 hướng đường: hướng 1 và 2 Việc hoạt động của các đèn sẽ có cách tính toán đối xứng với nhau Đèn xanh của hướng này sẽ đi cùng với đèn đỏ của hướng còn lại Và đèn đỏ sẽ đi với đèn vàng và đèn xanh của... Start: Khi đèn xanh 1 của làn đường 1 được bật sáng thì cùng lúc đó đèn đỏ 2 của làn đường 2 cũng bật, đèn đỏ cho người đi bộ 1 ở làn đường 1 và đèn xanh người đi bộ 2 ở làn đường 2 cũng được bật sáng Sau một khoảng thời gian nhất định đèn xanh 1 tắt, đèn vàng 1 được bật lên Khi đèn vàng 1 tắt 29 thì đèn đỏ 2, đèn đỏ người đi bộ 1, đèn xanh người đi bộ 2 mới tắt Cùng lúc đó đèn xanh 2, đèn đỏ 1, đèn đỏ... chương trình ta thao tác lần lượt như hình: 27 - Chương trình mô phỏng trên PC-Simu  Tạo Nút Start, Nút Stop  Tạo đèn giao thông( các cột đèn 1và 3, 2 và 4 có cách tạo tương tự nhau)  Tạo đèn đỏ người đi bộ( đđn) và đèn xanh người đi bộ( đxn) ta làm theo hình + ( đđn1: Q06; đđn2: Q07; đđn3: Q06; đđn4: Q07) + ( đxn1: Q10; đxn2: Q11; đxn3: Q10; đxn4: Q11) 28  Mô hình đầy đủ - Nguyên lý hoạt động ( đèn. .. Chương trình dxbt  Chương trình dv 22  Chương trình ddbt 23  Chương trình dxcd  Chương trình ddcd 24  Sau khi khai báo và viết chương trình ta tiến hành xuất chương trình để chạy chương trình trên s7-200 bằng cách sau: o Trên thanh công cụ chọn File, chọn tiếp Export , đặt tên tệp cần lưu và chọn nơi lưu trữ và chọn SAVE  Tiếp tục ta mở S7-200 để chạy chương trình o Tiến hành mở chương trình. .. viên chấm điểm, hội đồng bộ môn/ khoa/ Nhà trường phê duyệt 2.3.5 Tiến độ thực hiện tiểu đề án: 02 tuần: STT Hoạt động ưu tiên triển khai 1 Nghiên cứu tìm hiểu cơ sở lý 1 T gian Kinh phí, công gian dự phòng cụ 3 ngày 1 ngày Máy tính cá luận về môn học PLC Tìm 2 hiểu ngôn ngữ lập trình 2 Thời PLC STEP 7 MicroWin nhân 3 ngày 1 ngày Máy tính cá nhân 30 3Tìm hiểu phần mềm mô phỏng 3 2 ngày 1 ngày Máy... Cứ như vậy nút giao thông sẽ được vận hành: Ngoài ra còn hướng đi cho người đi bộ sẽ chính là đèn đỏ của hướng đó là chiều người đi bộ được tham gia theo chiều đó c) Những tồn tại hạn chế: - Kinh nghiệm thiết kế, chế tạo; - Hình thức: mô phỏng còn nhiều hạn chế 2.3.4 Các giải pháp: a) Viết tiểu đề án có kết quả tốt b) Triển khai thực hành theo tiểu đề án (Sử dụng phần mềm PC-Simu mô phỏng tại Trung... chọn Program, chọn tiếp load program chương trình sẽ hiện lên 1 hộp thoại, ta chọn Accept 25 o Ta chọn đến chương trình đã lưu và chọn load o Tiến hành chọn CPU cho chương trình: Trên thanh cộng cụ ta chọn Configuration, chọn tiếp CPU Type Một hộp thoại sẽ hiện lên, trong mục CPU Type ta chọn CPU 224 và bấm Accept o Để chọn cấu hình mô- đun ta đúp chuột vào mô- đun 0, một hộp thoại hiện ra, mục DIGITAL... các bài toán có liên quan tới tự đông hóa trong tương lai 3.2 Đề xuất và kiến nghị: a) Đề xuất: - Sinh viên tự chấm điểm; - Giảng viên nhận xét, đánh giá và cho điểm; b) Kiến nghị: Hội đồng bộ môn, khoa chuyên môn và Nhà trường kết luận