Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông sử dụng bộ điều khiển plc

TRẦN THẾ VĂN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN THẾ VĂN CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY KHOÁ: 2010 - 2012 Hà Nội – Năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN THẾ VĂN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THỊ THANH HẢI Hà Nội – Năm 2012 MỤC LỤC HỆ THỐNG DANH MỤC BẢNG BIỂU - HỆ THỐNG DANH MỤC HÌNH VẼ - -6 LỜI CAM ĐOAN - -9 LỜI CẢM ƠN - -10 PHẦN MỞ ĐẦU - -11 Lý chọn đề tài - 11 Lịch sử nghiên cứu - 12 Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng phạm vi nghiên cứu - 12 4.Tóm tắt luận điểm đóng góp tác giả - 12 Phương pháp nghiên cứu………………………………………………………- 13 Chương I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG……… 14 I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN……………….14 1.1 Lịch sử phát triển…………………………………………………………….14 1.2 Nguyên tắc điều khiển…… …………………………………………………15 II GIỚI THIỆU HỆ THỐNG GIAO THÔNG VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI 17 2.1 Một số hình ảnh giao thông Việt Nam… ………………………………… 17 2.2 Một số hình ảnh giao thông giới……………………………………17 III TỔNG QUAN VỀ PLC………………………………………………………18 3.1 Hệ thống điều khiển gì?…………………………………………………….18 3.2 Vai trò lập trình điều khiển PLC………………………………………18 3.3 Ưu điểm số dạng điều khiển…………………………………………19 3.4 Khái niệm PLC……………………………………………………………… 20 3.5 Ứng dụng PLC……………………………………………………………23 IV KẾT LUẬN - ………………………………………25 - Chương II: -1- THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU GIAO THÔNG………………………………………………………………………… 26 I.PHÂN TÍCH HỆ THỐNG CẦN ĐIỀU KHIỂN………………………………26 1.1.Đặc điểm………………………………………………….……………………26 1.2.Thời gian đèn………………………………………………………………27 1.2.1 Thời gian làm việc chế độ pha………………………………………27 1.2.2 Thời gian làm việc chế độ pha………………………………………27 II NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG ………………………………………….… 28 2.1 Nguyên tắc hoạt động…………………………………………………………28 2.2 Phương án điều khiển…………………………………………………………29 2.2.1 Hàm trạng thái hệ thống điều khiển…………………………………….29 2.2.2 Giản đồ thời gian đèn.… …………………………………………30 2.2.3 Hàm thời gian liên hệ tuyến thay đổi thời gian trạng thái………34 III CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN………………… 43 3.1 Phần đèn điều khiển………………………………………………………… 43 3.1.1 Đèn Đỏ………………………………………………………………………43 3.1.2 Đèn Vàng……………………………………………………………………44 3.1.3 Đèn Xanh……………………………………………………………………45 3.1.4 Hệ thống đèn………………………………………………………………46 3.1.5 Đèn cho người bộ…………………………………………………………47 3.1.6 Bộ hiển thị thời gian (đếm giây ngược )…………………………………….47 3.2 Camera giao thông…………………………………………………………….48 3.2.1 Giới thiệu chung ……………………………………………………………48 3.2.2 Kết nối mạng Camera …………………………………………………… 49 3.2.3 Các thiết bị mạng Camera giao thông ……………………………….51 3.2.4 Trung tâm điều khiển hệ thống thông qua Camera giám sát giao thông … 60 3.3 Bộ phận điều khiển.…… ……………………………………………………61 3.3.1 Mô đun nguồn…… ……………………………………………………… 61 3.3.2 Bộ điều khiển PLC ……………………………………………………… 61 -2- 3.3.3 Mô đun giao tiếp IM……………………………………………………… 62 3.3.4 Mô đun vào số DI (SM 321)……………………………………………… 63 3.3.5 Mô đun số DO (SM 322)…………………………………………………64 3.3.6 Lắp đặt thiết bị lên Rails…………………………………………… 66 IV THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN………….………………….67 4.1 Phân tích sơ đồ điều khiển……………………………………………… 67 4.1.1 Sơ đồ thiết bị vào ra……………………………………………………… 67 4.1.2 Phân tích sơ đồ thuật toán điều khiển……………………………………….70 4.1.3 Phân tích sơ đồ thuật toán khởi tạo………………………………………….71 4.1.4 Phân tích sơ đồ thuật toán kiểm tra trạng thái đèn………………………… 73 4.1.5 Phân tích sơ đồ thuật toán xử lý có tàu………………………………….74 4.1.6 Phân tích sơ đồ thuật toán điều khiển chương trình chính………………… 75 4.1.7 Phân tích sơ đồ thuật toán điều khiển chương trình mở rộng……… 77 4.2 Lập trình điều khiển……………………………………….………………… 85 4.2.1 Ngôn ngữ lập trình………………………………………………………… 85 4.2.2 Kiểu liệu phân chia nhớ……………………….………………… 85 4.2.3 Cấu trúc lệnh trạng thái kết quả…………………… ………………… 87 4.2.4 Các lệnh điều khiển chương trình……………………….………………… 90 4.2.5 Kỹ thuật lập trình……………………………………… ………………….91 V THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN………….………………………… 94 5.1 Phân tích sơ đồ lắp đặt thiết bị điều khiển……………………………… 94 5.2 Phân tích sơ đồ mạch điện điều khiển…………………………………………96 5.3 Phân tích sơ đồ mạch đầu thiết bị………………………………………98 CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU VÀ THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG………………………………………………………………………….101 I MỘT SỐ CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG……………………………… 101 1.1 Chương trình mô S7 - PLC SIM…………………………………….101 1.1.1 Giới thiệu chương trình S7- PLC SIM……………………………………101 1.1.2 Các bước thực mô chương trình S7- PLC SIM ………………101 -3- 1.2 Chương trình mô SPS-VISU …………………………………………103 II MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG VISUAL BASIC 6.0…………………………………………………………………………………104 2.1 Giới thiệu chương trình Visual Basic 6.0……………………………………104 2.1.1 Các công cụ chương trình………………………………105 2.1.2 Soạn thảo chương trình điều khiển……………………………………….106 2.1.3 Sơ lược thiết kế chương trình điều khiển ……………………………107 2.2 Chương trình mô tín hiệu giao thông.….……………………………108 2.2.1 Thiết kế bảng hệ thống điều khiển ………….……………………………109 2.2.2 Thiết kế giao diện hệ thống điều khiển ………….………………………109 2.2.3 Một số trường hợp làm việc hệ thống điều khiển ………….………….110 III KẾT LUẬN………………………………………………………………….111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………………………….…………………….112 TÀI LIỆU THAM KHẢO……….…………………………………………….114 -4- HỆ THỐNG DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: mô tả so sánh hệ điều khiển rơle, mạch số, máy tính, PLC……… .20 Bảng 2.1 Thời gian làm việc bình thường với chu kì 90s………………………….27 Bảng 2.2 Thời gian làm việc cao điểm với chu kì 120s……………………….27 Bảng 2.3 Thời gian làm việc chế độ pha với chu kì 90s 27 Bảng 2.4 Bảng trạng thái làm việc đèn……………………………… 30 Bảng 2.5: Số lượng đèn tương ứng với đường kính đèn đỏ……………………….… 44 Bảng 2.6: Thông số kĩ thuật đèn đỏ …………………… ………….…… …… 44 Bảng 2.7: Kích thước tương ứng số led đèn vàng………………… ………….… 45 Bảng 2.8: Thông số kĩ thuật đèn vàng………… .…………… … 45 Bảng 2.9: Số lượng đèn xanh theo kích thước………… …………… ….45 Bảng 1.10: Thông số kĩ thuật đèn xanh………………… ………………………45 Bảng 2.11: Thông số kĩ thuật bố trí đèn đèn ………… ………………………46 Bảng 2.12: Số kích thước tương ứng số lượng đèn led………………………… ……46 Bảng 2.13: Kích thước đèn tương ứng số lượng led đèn bộ…… .………… 47 Bảng 1.14: Thông số kĩ thuật đèn bộ…………………… ……………… … 47 Bảng 2.15: Số lượng led tương ứng kích thước đèn thời gian ….47 Bảng 2.16: thông số kĩ thuật đèn thời gian…………………………… .…….47 Bảng 2.17: Thông số kỹ thuật Camera IP7161…………… ………………54 Bảng 1.18: Thông số kỹ thuật đầu ghi hình NR740………… …………… 57 Bảng 2.19: Cổng vào tương ứng PLC mô đun vào số DI… ……… ……67 Bảng 2.20: Cổng tương ứng PLC mô đun số DO………… ……68 -5- HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Quang cảnh giao thông ngã tư Hà Nội.…………………… .17 Hình 1.2: Quang cảnh 1nút giao thông Trung Quốc………….……… ……17 Hình 1.3: Quang cảnh nút giao thông Anh…………………… … ……18 Hình 1.4: Cấu trúc PLC …………… .………… ………………………… …21 Hình 1.5: Sơ đồ hoạt động PLC………………………… ………… … 22 Hình 1.6: Chu kỳ vòng quét PLC…………………………… .…… ….….….22 Hình 1.7: Một số hình ảnh ứng dụng PLC……………………… …….…24 Hình 2.1: Sơ đồ bố trí tuyến ngã tư…………………… …… ……… 26 Hình 2.2: Giản đồ trạng thái làm việc đèn với chu kỳ 90s…… …… …32 Hình 2.3: Giản đồ trạng thái làm việc đèn với chu kỳ 120s……… ………33 Hình 2.4: Giản đồ trạng thái làm việc đèn tăng tx1 lên 5s…… .….40 Hình 2.5: Giản đồ trạng thái làm việc đèn tăng tx2 lên 5s ………….41 Hình 2.6: Giản đồ trạng thái làm việc đèn tăng tx2 lên 5s … …… 42 Hình 2.7: Thông số kích thước lắp đặt đèn ………… ……….…….…… … 46 Hình 2.8: Sơ đồ kết nối mạng Camera ……… ………………………… ……50 Hình 2.9: Sơ đồ kết nối Camera thiết bị nút giao thông… ……50 Hình 2.10: Sơ đồ kết nối Camera thiết bị nút giao thông……….51 Hình 2.11: Sơ đồ cấu tạo network camera………… ……………… 52 Hình 2.12: Ảnh Camera IP7161…………………… .………….…………… 52 Hình 2.13: Sơ đồ tổng quát chuyển đổi Analog sang IP…………………………… 55 Hình 2.14: Ảnh đầu ghi hình NR7401……………… ….… ….……….56 Hình 2.15: Sơ đồ đấu nối đầu ghi hình NR7401……………… … … ……56 Hình 2.16: Sơ đồ đấu nối số loại đầu ghi hình khác………………….…………58 Hình 2.17: Sơ đồ thành phần ST7501………………………… ……………… 59 -6- Hình 2.18: Trung tâm giám sát Nhật Bản ……………… …… ………… 60 Hình 2.19: Trung tâm giám sát Anh … 60 Hình 2.20: Tủ Camera giao thông……… .……60 Hình 2.21: Tủ điện trung tâm hệ thống…… ….….60 Hình 2.22: Mô đun nguồn điều khiển……………………………………….………… 61 Hình 2.23: Bộ điều khiển PLC 312IFM…………………………………….………… 62 Hình 2.24: Sơ đồ mạch điều khiển PLC……………………………….….…………62 Hình 2.25: Sơ đồ địa sơ đồ mạch SM 321………………….…….…………….63 Hình 2.26: Sơ đồ địa sơ đồ mạch SM 322…………………….…….………….65 Hình 2.27: Sơ đồ bố trí thiết bị………………………………………….………… 66 Hình 2.28: Sơ đồ thiết bị vào ra………….……………………………………….…… 67 Hình 2.29: Sơ đồ thuật toán điều khiển……………………………………… ……… 71 Hình 2.30: Sơ đồ khởi tạo………….……………………………………………….…… 72 Hình 2.31: Sơ đồ chương trình kiểm tra trạng thái đèn……………… ….…………73 Hình 2.32: Sơ đồ thuật toán kiểm tra………….…………………………………… ….74 Hình 2.33: Sơ đồ hoạt động với tck = 120s…………………………………….……… 76 Hình 2.34: Sơ đồ hoạt động với tck = 90s………………………………….….……… 76 Hình 2.35: Sơ đồ tck = 90s tăng ∆tx14 ……………………………………….……… 79 Hình 2.36: Sơ đồ tck = 90s tăng ∆tx25 …………………………………….….……… 79 Hình 2.37: Sơ đồ tck = 90s tăng ∆tx36 ……………………………………… ……….80 Hình 2.38: Sơ đồ tck = 120s tăng ∆tx14 ……………………………………………….80 Hình 2.39: Sơ đồ tck = 120s tăng ∆tx25 ………………………………… ….……… 81 Hình 2.40: Sơ đồ tck = 120s tăng ∆tx36 ……………………………………….……….81 Hình 2.41: Sơ đồ tck=90s tăng ∆tx14=5s ………………………………….….……….82 Hình 2.42: Sơ đồ tck=90s tăng ∆tx25= 5s…………………………………… ……….82 Hình 2.43: Sơ đồ tck=90s tăng ∆tx36=5s …………………………………….……….83 Hình 2.44: Sơ đồ tck=120s tăng ∆tx14=5s…………………………………….……….83 Hình 2.45: Sơ đồ tck=120s tăng ∆tx25=5s…………………………………….……….84 Hình 2.46: Sơ đồ tck=120s tăng ∆tx36=5s ………………………………… ……… 84 -7- Hình 2.47: Các kiểu ngôn ngữ lập trình………….………………………………….….85 Hình 2.48: Nguyên tắc hoạt động định thời (Timer) ………………….…… 89 Hình 2.49: Độ phân giải định thời………….……………………………….… 89 Hình 2.50: Nguyên tắc hoạt động đếm (Counter) ………….…………………90 Hình 2.51: Cấu trúc gọi khối chương trình………….……………………… … 92 Hình 2.52: Tổ chức nhớ………….…………………………………………………….92 Hình 2.53: Sơ đồ khối local block………….…………………………………………….93 Hình 2.54: Sơ đồ lập trình phân bố………….………………………………………… 93 Hình 2.55: Sơ đồ lắp đặt thiết bị hệ thống điều khiển ………….………… 95 Hình 2.56: Sơ đồ mạch điện hệ thống điều khiển………….…………………… 97 Hình 2.57: Sơ đồ đấu nối thiết bị hệ thống điều khiển………….……… 99 Hình 3.1: Màn hình S7 – PLC SIM…………………………………………………… 102 Hình 3.2: Các cửa sổ vào, timer………….…………………………………… 102 Hình 3.3: Màn hình mô S7 – PLC SIM………….……………………………103 Hình 3.4: Mô dùng sơ đồ LAD.…………………………………………………103 Hình 3.5: Mô dùng sơ đồ FBD.…………………………………………………103 Hình 3.6: Giao diện SPS-VISU………….…………………………………………….104 Hình 3.7: Màn hình khởi động VB6.0………….………………………………………104 Hình 3.8: Giao diện chương trình VB6.0………….………………………………… 105 Hình 3.9: Thanh công cụ Toolbox………….………………………………………… 106 Hình 3.10: Cửa sổ Properties………………………………………………………… 106 Hình 3.11: Bảng điều khiển ………….…………………………………………………109 Hình 3.12: Quang cảnh ngã tư cần điều khiển ………….………………………… 110 Hình 3.13: Chế độ kiểm tra trạng thái đèn………….………… ……………….110 Hình 3.14: Chế độ làm việc ban đêm………….…………………………….…………110 Hình 3.15: Chương trình thay đổi thời gian điều khiển………….……… 111 Hình 3.16: Chế độ làm việc có tàu………….…………………………………… 111 -8- VI KẾT LUẬN Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư với sáu tuyến có đường tàu cắt qua tuyến tính toán, thiết kế theo trình tự: Phân tích đặc điểm hệ thống cần điều khiển thời gian đèn Xác định nguyên tắc hoạt động, đưa phương án điều khiển tối ưu, xây dựng hàm trạng thái, giản đồ thời gian trạng thái hoạt động tuyến Lựa chọn trình bày thành phần hệ thống điều khiển như: đèn điều khiển, camera, phận điều khiển, … Thiết kế chương trình điều khiển Chúng xác định biến vào ra, xây dựng sơ đồ thuật toán điều khiển chương trình chế độ làm việc khác chương trình con, chọn ngôn ngữ để viết chương trình, giới thiệu số đặc điểm phần mềm lập trình Thiết kế mạch điều khiển Chúng xây dựng sơ đồ bố trí thiết bị hệ thống điều khiển thiết kế mạch điều khiển mạch đầu Ở chương ứng dụng phần mềm mô Visual Basic 6.0 để mô hoạt động hệ thống - 100 - Chương III GIỚI THIỆU VÀ THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG Để hỗ trợ cho việc kiểm tra hoạt động tính xác chương trình điều khiển không cần sử dụng thiết bị thực tế giá thành điều khiển PLC thiết bị kèm lớn Vì Siemens số công ty khác cho đời nhiều chương trình cho phép mô chương trình điều khiển Mỗi chương trình có ưu, nhược điểm riêng Sau số phần mềm thường sử dụng I MỘT SỐ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 1.1 Chương trình S7 - PLC SIM 1.1.1 Giới thiệu chương trình S7 - PLC SIM Phần mềm S7-PLC SIM cho phép người sử dụng chạy kiểm tra chương trình mô thiết bị điều khiển khả trình PLC, mà chương trình có máy tính cá nhân chương trình thiết kế (như PG 740) Người sử dụng không cần có kết nối với phần cứng S7 (CPU hay ngõ vào/ra) chương trình mô có đầy đủ phần mềm STEP Với chương trình mô S7-PLC, người sử dụng kiểm tra tháo gỡ chương trình S7-300, S7-400 WINLC S7-PLC SIM cung cấp cửa sổ quan sát đơn giản cho phép thay đổi thông số khác chương trình (như ngõ vào tắt hay bật) 1.1.2 Các bước thực mô chương trình S7 - PLC SIM Nếu bạn có chương trình S7-PLC SIM mới, theo dẫn nhà sản xuất giúp cho bạn bước khởi đầu Hãy “click” vào biểu tượng màu xanh để có thêm nhiều thông tin: Khởi động chương trình SIMATIC Manager - 101 - Nhấn vào biểu tượng hay chọn vào cửa sổ Options  Simulate Module giúp khởi động chương trình S7-PLC SIM kết nối với CPU mở hình quan sát Hình 3.1: Màn hình S7 – PLC SIM Trên hình S7-PLC SIM có mô CPU với đầy đủ công tắc đèn Led báo trạng PLC S7 thật công cụ có biểu tượng để lấy cửa sổ quan sát thiết bị như: ngõ vào/ra, Bit nhớ trung gian, Counter, Timer, ghi trạng thái, ghi tích luỹ, … Từ SIMATIC Manager, ”click” vào biểu tượng hay chọn cửa sổ PLC  Download để tải khối chương trình xuống PLC mô Từ kết nối S7-PLC SIM, tạo cách quan sát hình mô PLC: a “Click” vào biểu tượng hay lựa chọn cửa sổ Insert  Input Variable để lấy cửa sổ hiển thị giá trị ngõ vào (từ IB0) b “Click” vào biểu tượng hay lựa chọn cửa sổ Insert  Output Variable để lấy cửa sổ thứ hai cửa sổ hiển thị giá trị ngõ (từ QB0) c “Click” vào biểu tượng hay lưạ chọn cửa sổ Insert  Timer để lấy cửa sổ hiển thị Timer xuống hình Ta lấy thiết bị khác Counter, ghi tích luỹ, … Hình 3.2: Các cửa sổ vào, timer - 102 - “Click” vào RUN hay RUN-P hộp kiểm tra để đưa CPU mô vào chế độ RUN Hình 3.3: Màn hình mô S7 – PLC SIM Như chương trình mô S7-PLC SIM cho ta thực mô quan sát mô dạng chính:  Mô quan sát hình mô  Mô quan sát trực tuyến hình soạn thảo “LAD/STL/FBD”: Hình 3.4: Mô dùng sơ đồ LAD Hình 3.5: Mô dùng sơ đồ FBD 1.2 Chương trình mô SPS-VISU SPS-VISU phần mềm hãng SIEMENS-AG (CHLB Đức) sản xuất vào năm 1997 Đây phần mềm mô cho chương trình SIMATIC S5 S7 từ 300 trở lên cho phép thực mô chương trình PLC S7 hình ảnh máy tính cá nhân SPS-VISU chương trình giả lập mô quy trình phần mềm SPS (PLC) tích hợp Bằng cách SPS-VISU có khả điều chỉnh hệ thống thiết bị hình sau kết nối thiết bị vào mô - 103 - So với chương trình mô PLC S7 SIM cho phép mô chương trình S7 việc quan sát tác động giá trị vào/ra để kiểm tra tính hiệu chương trình, chương trình SPS-VISU cho phép xây dựng hệ thống thiết bị giống thực tế hình máy tính cá nhân mô Hình 3.6: Giao diện SPS-VISU chương trình hoạt động mô thiết bị, người sử dụng quan sát hoạt động thiết bị từ kiểm tra tính hiệu mô hình chương trình S7 viết II MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG VISUAL BASIC 6.0 2.1 Giới thiệu chương trình Visual Basic 6.0 Visual Basic 6.0 (VB) [7][8], ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng trực quan môi trường Windows VB cung cấp công cụ hoàn chỉnh để đơn giản hóa việc triển khai lập trình ứng dụng, nói cách nhanh tốt để học lập trình ứng dụng Microsoft Windows Phần "Visual- Trực quan" đề cập đến phương pháp sử dụng để tạo giao diện đồ họa người dùng (GUI - Graphical User Interface) VB có sẵn nhiều phận trực quan gọi điều khiển (Controls) mà người lập trình đặt vị trí định đặc tính chúng khung giao diện hình, gọi form Phần "Basic" đề cập đến ngôn ngữ BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code), ngôn ngữ lập trình đơn giản, dễ học Hình 3.7: Màn hình khởi động VB6.0 - 104 - 2.1.1 Các công cụ chương trình Sau cài đặt VB, khởi động từ tác vụ Windows sau: Start | Programs | Microsoft Visual Studio 6.0 | Microsoft Visual Basic 6.0 Để bắt đầu ứng dụng mới, từ thẻ New, chọn Standard EXE, nhấn Open Hình 3.8: Giao diện chương trình VB6.0 Có nhiều thành phần môi trường làm việc VB Ở mức đơn giản có thành phần hình là: (1) Thanh thực đơn công cụ chuẩn VB; (2) Cửa sổ Project Explorer – nơi quản lý toàn thành phần mà người lập trình làm dự án VB thời (3) Biểu mẫu Form – nơi thường dùng để thiết kế hộp thoại, cửa sổ - giao diện người sử dụng với ứng dụng phần mềm; (4) Thanh công cụ ToolBox- nơi chứa điều khiển (Control) giúp người lập trình dễ dàng tạo giao diện thân thiện lập trình chúng cách thuận lợi, đa năng; (5) Cửa sổ Properties – nơi để thiết lập thuộc tính cho đối tượng, điều khiển trình làm việc VB - 105 - 2.1.2 Soạn thảo chương trình điều khiển Soạn thảo chương trình bao gồm tập hợp công việc thiết kế, cài đặt chức ứng dụng Có phần việc soạn thảo chương trình thiết kế giao diện gài đặt thủ tục Thiết kế giao diện Là việc sử dụng điều khiển (Controls), đối tượng (Objects) kỹ năng, kỹ thuật cần thiết để tạo giao diện sử dụng phần mềm VB ngôn ngữ lập trình trực quan, nên việc tạo giao diện sử dụng thực cách trực quan, dễ dàng hầu hết cách Hình 3.9: Thanh công cụ Toolbox sử dụng chuột Cách làm sau: Bước 1: Xác định điều khiển cần sử dụng cho đối tượng cần thiết kế giao diện Bước 2: Dùng chuột đưa điều khiển từ công cụ ToolBox lên Form cần thiết kế Việc thực đơn giản vẽ khối hình Nếu không thấy xuất công cụ, gọi chúng lệnh View |Toolbox Bước 3: Thiết lập thuộc tính phù hợp cho đối tượng giao diện thông qua cửa sổ Properties Nếu không thấy xuất cửa sổ Properties, gọi chúng lệnh View | Properties Windows nhấn phím chức F4 Hình 3.10: Cửa sổ Properties - 106 - Cài đặt thủ tục Khác với ngôn ngữ lập trình DOS Pascal C Việc lập trình (viết mã lệnh) VB đa dạng hơn, đặc biệt với điều khiển thiết kế form, việc lập trình đa phần viết thủ tục đáp ứng kiện 2.1.3 Sơ lược thiết kế chương trình điều khiển Controls đối tượngđược dùng để thiết kế giao diện ngôn ngữ lập trình trực quan Trong VB, đối tượng Controls đặt công cụ ToolBox mà lập trình viên lấy từ để thiết kế lên mẫu giao diện (Forms) báo cáo (Report) Mỗi Control xem đối tượng (Object), có thành phần sau: Tập thuộc tính Thuộc tính (Properties) thành phần mô tả tính chất đối tượng Mỗi thuộc tính có giá trị xác định Có cách để thiết lập giá trị thuộc tính cho đối tượng: a Thiết lập trực tiếp qua cửa sổ Properties Cách thực chế độ thiết kế giao diện (Design view) Muốn thiết lập thuộc tính cho đối tượng nào, chọn đối tượng chuột kích hoạt cửa sổ Properties hình 3.10 Cửa sổ hiển thị cho phép thiết lập thuộc tính đối tượng Label2, đối tượng thuộc điều khiển Lablel Danh sách bên trái cửa sổ hiển thị tên thuộc tính, danh sách bên phải cửa sổ hiển thị cho phép thiết lập giá trị thuộc tính tương ứng bên trái b Thiết lập thuộc tính mã lệnh Phương pháp dùng thiết lập thuộc tính cho đối tượng chương trình chạy (Running time), cách thiết lập sau: . = - 107 - Một số thuộc tính hay gặp + Thuộc tính Name Thuộc tính Name cho biết tên gọi đối tượng Giá trị thuộc tính không chứa dấu cách Trên cửa sổ thiết kế giao diện giá trị thuộc tính Name đối tượng + Thuộc tính Caption: để hiển thị văn (Text) đối tượng Hầu hết đối tượng có văn kèm có thuộc tính như: Label, Checkbox, Frame, Command + Thuộc tính Appearance: chọn cách thức hiển thị đối tượng theo kiểu nào? Có cách thức để chọn lựa: kiểu mảng phẳng, kiểu ba chiều + Thuộc tính Backcolor: thiết lập màu hiển thị đối tượng Có đa màu sắc để chọn lựa bảng màu nhấn chuột lên thuộc tính + Thuộc tính Enable: thuộc tính phép làm việc hay không phép làm việc (cấm) đối tượng + Thuộc tính Visible: thuộc tính cho phép hiển thị (Visible = True) ẩn (Visible = False) đối tượng chương trình chạy Khi đối tượng bị Visible = False, thực tế đối tượng tồn form, hoạt động, khác điều hiển thị dạng ẩn, người dùng không nhìn thấy + Thuộc tính Height: hiển thị cho phép thiết lập chiều cao đối tượng +Thuộc tính With: cho phép hiển thị chiều dài đối tượng 2.2 Chương trình mô hệ thống tín hiệu giao thông Chương trình mô có giao diện đặc tính giao diện thiết kế phần mềm VB 6.0 kết hợp với chương trình PLC lập trình phần mềm Step 7-300 Khi hoạt động chương trình lập trình VB 6.0 điều khiển gọi chương trình PLC tải xuống PLC sim (một PLC ảo Step7 có vai trò PLC thật) - 108 - 2.2.1 Thiết kế bảng hệ thống điều khiển Bảng điều khiển gồm: - Công tắc ON/OFF để bật tắt nguồn hệ thống điều khiển - Công tắc Auto/Manua để chọn chế độ làm việc tay (Chế độ kiểm tra trạng thái đèn) chế độ làm việc tự động - Công tắc High/Norman để chọn chế Hình 3.11: Bảng điều khiển độ làm việc bình thường cao điểm - Nút nhấn Start để khởi động hệ thống hoạt động làm việc với chế độ chọn - Nút nhấn Stop để dừng hoạt động hệ thống - Nút nhấn Put check nút nhấn để kiểm tra trạng thái đèn (có chín trạng thái) công tắc Auto/Manua chế độ làm việc tay Manua - Nút nhấn Change để chọn thay đổi thời gian hoạt động thống ban ngày hay ban đêm 2.2.2 Thiết kế giao diện hệ thống điều khiển Giao diện hệ thống điều khiển ngã tư giả định với sáu tuyến có đường tàu chạy ngang qua tuyến Ngoài có thiết thị điều khiển tín hiệu giao thông: - Đèn trạng thái tuyến gồm cột đèn - Đèn qua đầu đường - Đèn báo tàu - Động điều khiển rào chắn tàu - Cảm biến xác định tàu đến - 109 - Hình 3.12: Quang cảnh ngã tư cần điều khiển 2.2.3 Một số chế độ làm việc hệ thống điều khiển Hình 3.13: Chế độ kiểm tra trạng thái đèn Hình 3.14: Chế độ làm việc ban đêm - 110 - Hình 3.15: Chương trình thay đổi thời gian điều khiển Hình 3.16: Chế độ làm việc có tàu III KẾT LUẬN Trên sở phân tích số phần mềm mô chọn Visual Basic 6.0 để mô kết nghiên cứu Chương trình mô hệ điều khiển tín hiệu giao thông mô tả đầy đủ hệ thống điều khiển ngã tư gồm sáu tuyến hoạt động theo hai chế độ, ba pha hai pha - 111 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Giải tình trạng ùn tắc giao thông nước ta số nước giới vấn đề cấp bách cẫn xử lý Việc nghiên cứu ứng dụng PLC hệ thống điều khiển đòi hỏi tính linh hoạt ổn đình cao ngày nhiều Sau thời gian nghiên cứu đề tài luận văn tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông sử dụng điều khiển PLC hoàn thành mục tiêu đặt ban đầu Kết đạt đề tài:  Chúng nghiên cứu hoạt động ngã tư cần điều khiển từ đưa phương án điều khiển hợp lý Phương án chọn để điều khiển hệ thống phương án điều khiển theo trạng thái đèn Phương án giúp cho chương trình điều khiển trở nên linh hoạt, dễ dàng thay đổi chương trình theo lưu lượng người tham gia giao thông  Xây dựng sơ đồ thuật toán hoàn thành chương trình điều khiển cho hệ thống nhiều chế độ làm việc khác lưu lượng người tham gia giao thông thay đổi  Xây dựng sơ đồ bố trí thiết bị thiết kế mạch điện điều khiển, mạch đầu cho hệ thống  Nghiên cứu kết nối mạng thông tin lưu lượng người tham gia giao thông ngã tư cần điều khiển với ngã ba ngã tư để người tham gia giao thông lựa chọn hướng hợp lý giảm tình trạng ùn tắc giao thông  Nghiên cứu cấu tạo, hoạt động, Camera thiết bị hệ thống camera giám sát Đưa sơ đồ mạng kết nối Camera giám sát giao thông trung tâm giám sát  Xây dựng xong chương trình mô hoạt động ngã tư sử dụng phần mềm Visual Basic 6.0 Chương trình mô xây dựng hoạt động linh hoạt, ổn định Khẳng định tính xác phương pháp điều khiển chương trình lập trình viết - 112 - Ngoài ra, luận văn trình bày cụ thể thiết bị cần sử dụng từ cấu tạo, chức năng, thông số thiết bị, sơ đồ mạch đến cách đấu nối thiết bị chế tạo tủ điều khiển Với yêu cầu nhiệm vụ đạt trên, Chúng tin luận văn ứng dụng thực tế giải phần tình trạng ùn tắc tai nạn giao thông nước ta Luận văn tài liệu tham khảo quan trọng cho bạn đọc quan tâm đến vấn đề điều khiển hệ thống đèn giao thông dựa vào chế tạo tủ điều khiển cho hệ thống tín hiệu giao thông Hướng phát triển đề tài:  Tự động hoá hoàn toàn hệ thống điều khiển đèn giao thông  Giải triệt để vấn đề truyền thông tin lưu lượng người tham gia giao thông ngã ba ngã tư để người tham gia giao thông chọn hướng hợp lý  Tính toán cụ thể chi phí, giá thành thiết bị giá thành chế tạo điều khiển Kiến nghị Để giải tình trạng ùn tắc giao thông ngã ba, ngã tư hiên việc sử dụng biện pháp công nghệ điều khiển hợp lý, nâng cấp xây dựng sở hạ tầng đại Chúng ta cần có biện pháp chương trình tuyên truyền để nâng cao ý thức người tham gia thông vấn đền cần quan tâm Chúng hi vọng bạn quan tâm sau tham khảo tiếp tục tìm hiểu phát triển đề tài hoàn thiện Từ xây dựng hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông hoàn chỉnh, giải tình trạng ùn tắc tai nạn giao thông nước ta Học viên Trần Thế Văn - 113 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễm (2007), Cơ sở truyền động điện, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh (1997), Tự động hoá với động hoá với SIMATIC S7 - 300, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh (1997), Tự SIMATIC S7 - 200, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hans Berger (2005), Automating with STEP7 in LAD and FBD, Publicis Corporate Pub Hans Berger, Siemens Aktiengesellschaft (2003), Automating with SIMATIC, Siemens Jürgen Müller (2005), Controlling with SIMATIC, Wiley-VCH Nguyễn Thị Ngọc Mai (2004), Microsoft Visual Basic 6.0 Và Lập Trình Cơ Sở Dữ Liệu, Nhà Xuất Bản Thống Kê John Connell (1998), Beginning Visual Basic Database Programming, Wrox Press Ltd Nguyễn Thị Lệ Hà (2010), Viết chương trình điều khiển đèn giao thông cho ngã tư theo chế độ dựa theo đồng hồ thời gian thực tích hợp PLC S7 – 200 CPU 224 - 114 - ... hoạt động thiết bị cần điều khiển hệ thống tín hiệu giao thông ưu điểm điều khiển PLC, nghiên cứu ứng dụng điều khiển PLC điều khiển tín hiệu giao thông Bảng 1: mô tả so sánh hệ điều khiển rơle,... ùn tắc giao thông nước ta - 11 - Lịch sử nghiên cứu Ứng dụng điều khiển PLC điều khiển đèn giao thông nghiên cứu sử dụng như: - Nguyễn Thị Lệ Hà [9], Viết chương trình điều khiển đèn giao thông. .. phục vụ dân sinh Căn ưu điểm điều khiển PLC tình trạng ùn tắc giao thông nước ta nên chọn đề tài Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông sử dụng điều khiển PLC Đây đề tài có ý nghĩa thực