Với đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông tại ngã tư“. 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
Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Lời nói đầu Hiện tiến khoa học kĩ thuật giới diễn nhanh chóng, với đời hàng loạt sản phẩm ứng dụng tiến nước phát triển.Đặc biệt năm gần kĩ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ, có nhiêug công nghệ điều khiển đời để thay cho công nghệ lỗi thời Để bắt kịp với tiến khoa học kĩ thuật giới đáp ứng yêu cầu CNH_HĐH đất nước ngành công nghiệp Việt Nam thay đổi nhanh chóng, công nghệ thiết bị đại thay công nghệ lạc hậu 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 úng dụng rộng rãi công nghiệp dây truyền xản xuất nước ngọt, chế biến thức ăn gia xúc, máy điều khiển theo chương trình CNC, hệ thống đèn giao thông, hệ thống báo động Trong trường đại học, cao đẳng trường trung học đưa thiết bị đại có khả lập trình vào giảng dạy Một loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ đảm bảo có độ tin cậy cao hệ thống điều khiển tự động PLC Với đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông ngã tư“ Chúng em vận dụng ưu điểm hệ thông điều khiển có hiệu cao Điều đặc biệt ý tưởng ứng dụng thực tế nhiều Bởi trạng giao thông Việt Nam thô sơ, lạc hậu, người tham gia giao thông không theo nguyên tắc đẫn đến tắc đường, tai nạn Sau trình học tập rèn luyện nghiên cứu trường chúng em tích luỹ vốn kiến thức để thực đề tài Cùng với sụ hướng dẫn tận tình thầy giáo Ths Cao Đại Thắng, chúng em hoàn thành đề tài với nội dung sau: 1 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng 1: Xác định nhiệm vụ điều khiển hệ thống 2: Giới thiệu chung PLC 3: Thiết kế chế tạo mô hình mô 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 tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận đựoc góp ý, dẫn thêm thầy cô ý kiến đóng góp bạn sinh viên để đề tài chúng em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ mục tiêu đặt Chúng em xin chân thành cảm ơn! 2 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Nhận xét giáo viên hướng dẫn 3 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm Mục Lục 4 GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng DẪN NHẬP I Đặt vấn đề Tự động ngày đóng vai trò quan trọng đời sống công nghiệp Ngày ngành tự động phát triển, tiến lý thuyết điều khiển tự động, ngành khác điện tử, tin học, … Nhiều hệ thống điều khiển đời,nhưng phát triển mạnh có khả phục vụ rộng rãi điều khiển PLC Do PLC có nhiều ưu điểm bật so với điều khiển khác như: Đơn giản, dễ dàng thay đổi, lập trình Tin cậy môi trường công nghiệp Cạnh tranh giá thành với điều khiển khác Cuối thập niên 60 xuất khái niêm PLC phát triển nhanh Năm 1974 PLC sử dụng nhiều xử lý như: mạch định thời, đếm, dung lượng nhớ đến 12KB 1024 điểm nhập xuất Khi vi xử lý đưa vào sử dụng năm 1974 – 1975, khả PLC mở rộng hoàn thiện Các PLC có trang bị vi xử lý có khả thực tính toán xử lý số liệu phức tạp, điều làm tăng khả ứng dụng PLC cho hệ thống điều khiển phức tạp Các PLC không dừng lại chổ thiết bị điều khiển lô-gíc, mà có khả thay thiết bị điều khiển tương tự Vào cuối năm bảy mươi việc truyền liệu trở nên dễ dàng nhờ phát triển nhảy vọt công nghiệp điện tử Các PLC điều khiển thiết bị cách xa hàng vài trăm mét Các PLC trao đổi liệu cho việc điều khiển trình sản xuất trở nên dễ dàng Thiết bị điều khiển khả lập trình PLC máy tính công nghiệp dùng cho mục đích điều khiển máy, điều khiển ứng dụng công nghiệp thay cho thiết bị “cứng” rơ le, cuộn hút tiếp điểm PLC sản xuất nhiều hãng khác giới Về nguyên lý hoạt động, PLC có tính tương tự giống nhau, lập trình sử dụng chúng hoàn toàn khác thiết kế khác nhà sản xuất PLC khác với máy tính ngôn ngữ lập trình chung hệ điều hành Khi bất lên PLC chạy chương trình điều khiển ghi nhớ nó, chạy hoạt động khác Một số hãng sản xuất PLC lớn có tên tuổi như: Siemens, Toshiba, Mishubisi, 5 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Omron, Allan Bradley, Rocwell, Fanuc hãng chiếm phần lớn thị phần PLC giới Các PLC hãng ứng dụng rộng rãi công nghiệp sử dụng công nghệ tự động hoá Các thiết bị điều khiển PLC tạo thêm sức mạnh, tốc độ tính linh hoạt cho hệ thống công nghiệp Bằng thay phần tử điện PLC, trình điều khiển trở nên nhanh hơn, rẻ hơn, quan trọng hiệu PLC lựa chọn tốt hệ thống rơ le hay máy tính tiêu chuẩn số lý sau: -Tốn không gian: Một PLC cần không gian máy tính tiêu chuẩn hay tủ điều khiển rơ le để thực cức - Tiết kiệm lượng: PLC tiêu thụ lượng mức thấp, máy tính thông thường -Giá thành thấp : Một PLC giá tương đương cỡ đến 10 rơ le, có khả thay hàng trăm rơ le - Khả thích ứng với môi trường công nghiệp: Các vỏ PLC làm từ vật liệu cứng, có khả chống chịu bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm, rung động nhiễu Các máy tính tiêu chuẩn khả - Giao diện tực tiếp: Các máy tính tiêu chuẩn cần có hệ thống phức tạp để giao tiếp với môi trường công nghiệp Trong PLC giao diện trực tiếp nhờ mô đun vào I/O - Lập trình dễ dàng: Phần lớn PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình sơ đồ thang, tương tự sơ đồ đấu hệ thống điều khiển rơ le thông thường - Tính linh hoạt cao: Chương trình điều khiển PLC thay đổi nhanh chóng dễ dàng cách nạp lại chương trình điều khiển vào PLC lập trình, thẻ nhớ, truyền tải qua mạng Giới hạn đề tài -Do thời gian nghiên cứu có hạn nên việc tìm hiểu PLC SIMATIC S71200 SIEMENS nhiều thiếu sót không đầy đủ -Do yêu cầu đề tài xuất phát từ thực tế nên xử lý trường hợp thực tế có nhiều trường hợp không xử lý 6 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm 7 GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Chương I :Khái Quát Hệ Thống PLC Khái niệm phân loại hệ thống điều khiển I Khái niệm điều khiển Điều khiển trình hệ thống tác động hay nhiều đại lượng gọi đại lượng vào, đại lượng khác gọi đại lượng thay đổi theo quy luật định hệ thống II Phân loại Hiện người ta chia công nghệ điều khiển làm hai loại là: * Phương pháp điều khiển nối cứng ( điều khiển lập tuyến) * Phương pháp điều khiển lập trình II.1 Phương pháp điều khiển nối cứng ( điều khiển lập tuyến) Khái niệm: Phương pháp điều khiển nối cứng hệ thống thực phần tử tự động nối với đường dây Trong điều khiển nối cứng người ta chia làm hai loại: điều khiển nối cứng tiếp điểm điều khiển nối cứng không tiếp điểm a Phương pháp điều khiển nối cứng có tiếp điểm: Dùng khí cụ điên tử rơle, công tắc tơ với cảm biến, đèn , công tắc, khí cụ nối lại với theo mạch điện cụ thể để thực yêu cầu công nghệ định mạch đổi chiều quay, mạch khởi động giới hạn dòng hay mạch điều khiển động chạy dừng Các phần tử đầu vào Các phần tử điều khiển Các phần tử đầu Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nối cứng có tiếp điểm b Phương pháp điều khiển nối cứng không tiếp điểm: Dùng cổng logic đa hay mạch ( Gọi chung IC số ) kết hợp với cảm biến, đèn, công tắc - Các IC số nối lại với theo 8 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng sơ đồ logic cụ thể để thực yêu cầu công nghệ định Các mạch điều khiển nối cứng sử sụng linh kiện điện tử công suất, quang trở, triac, tranzitor để thay công tắc mạch động lực Các phần điều khiển Các tin hiệu đầu vào Cấu trúc hệ thống điều khiển nối cứng không tiếp điểm Trong hệ thống điều khiển nối cứng, linh kiện hay khí cụ điện nối vĩnh viễn với Do muốn thay đổi lại nhiệm vụ điều khiển phải nối dây lại toàn mạch điện Với mạch phức tạp không hiệu tốn Phương pháp diều khiển nối cứng thực theo bước sau Xác định yêu cầu công nghệ Thiết kế sơ đồ điều khiển Chọn phần tử mạch điện Ráp nối mạch, liên kết phẩn tử Chạy thử kiểm tra Lưu vào nhớ, In thành tài liệu… 9 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng II.2.Hệ thống điều khiển lập trình (PLC) Trong hệ thống điều khiển lập trình cấu trúc điều khiển cách nối dây độc lập với chương trình Chương trình định nghĩa hoạt động điều khiển ghi trực tiếp vào nhớ điều khiển nhờ trợ giúp lập trình hay máy vi tính Để thay đổi chương trình điều khiển cần thay đổi nội dung nhớ điều khiển, phần nối dây bên không bị ảnh hưởng ưu điểm phương pháp điều khiển lập trình Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển lập trình: Xác định yêu cầu công nghệ Thiết kế thuật giải Soạn thảo chương trình Nạp chương trình vào nhớ Chạy thử kiểm tra Lưu vào nhớ, in thành tài liệu… 10 10 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm *Mạch điều khiển PLC 37 37 GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm Bảng quy định đầu vào 38 38 GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm II Thiết kế chương trình hệ thống Các đếm thời gian: Cụ thể với Đèn rẽ trái từ đường Xã Đàn: 39 39 GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Với đèn thẳng từ đường Xã Đàn, đèn đỏ bị tách làm lần chu kì: 40 40 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Ta làm tương tự với đèn khác Tổng cộng sử dụng 24 Timer 41 41 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Điều khiển đèn tín hiệu Ta thấy đèn rẽ phải Xã Đàn thẳng thứ Tôn Đức Thắng có chu kì hoạt động, nên ta nối chung đầu cho đèn Tỏng cộng có 27 đèn tín hiệu sửa dụng 24 đầu DC Vì Cpu ta chọn có cỏng Out put DC, nên ta phải lắp thêm module mở rộng.SM 1222 DC có 18 cổng DQ DC Đấu dây sau: 42 42 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm Chương trình với đèn: 43 43 GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm Cụ thể với số đèn: 44 44 GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm 45 45 GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm III GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Thiết kế hình mô Khởi tạo hình Trong Project ta vào phần Add new device/ HMI/ SIMATIC basic panel để thêm hình Ở ta chọn hình KTP9000 Có kích thước inch Thiết đặt hình 46 46 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Để thiết lập hình Ta thêm đèn nút ấn từ cột bên phải Toolbox Ta chỉnh thông số properties: + Với nút bấm Start, Stop: Ta vào phần Event Vào phần Press Release chọn “add funtions” Và chọn nút bấm Start stop Cụ thể sau: 47 47 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng + Với phần đèn tín hiệu, ta đồng đèn xanh mũi tên hướng để dễ nhận dạng Với đèn tín hiệu ta chỉnh phần Animations ( đèn hoạt ảnh) Ta chọn Animations/Display/Add new animation chọn appearance Sau chọn đèn tín hiệu tương ứng cọn màu cho đèn 48 48 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Sau hoàn thiệt ta ấn Download to devide Start simulation để bắt đàu mô 49 49 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng LỜI KÊT Sau nhận đề tài chúng em xác định rõ nhiệm vụ trách nhiệm với đề tài giao Qua việc nghiên cứu đề tài tham khảo tài liệu cộng kiến thức học, với giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo Cao Đại Thắng giúp đỡ bạn bè với lỗ lực thân đến đề tài chúng em hoàn thành Trong trình hoàn thành đề tài chúng em nhiều sai sót nhiều trường hợp thực tế không giải Chúng em mong thầy cô giáo bạn bè ngành đóng góp ý kiến cho chúng em để đề tài sau tốt Với thời gian có hạn nên số phần chúng em chưa hoàn chỉnh, chúng mong bạn sau phát huy khả vốn kiến thức để làm tốt Trong trình hoàn thành đề tài, chúng em trình bày cách ngắn gọn, dễ hiểu có hệ thống giúp cho bạn thuận lợi cho trình nghiên cứu ứng dụng Chúng em mong thầy cô giáo bạn bè đóng góp ý kiến để chúng em hoàn thành tốt phần giao sau Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Cao Đại Thắng giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài này! Hà Nội, tháng năm 2017 Sinh viên thực 50 50 Bài tập lớn Tin học Ứng dụng – Nhóm GVHD: ThS: Cao Đại Thắng Tài liệu tham khảo Tự Động Hoá với Simentic S7-300 Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh NXB KH-KT 2000 Phần mền Simen – LOGO Version 4.0 www.siemens.com/ Các video hướng dẫn youtube 51 51