Hệ thống đèn giao thông ngã tư, kết hợp chế độ điều khiển bằng tay, tự động, ưu tiên dọc, ưu tiên ngang,có thể điều chỉnh thời gian... Có đính kèm link driver về chương trình, màn hình giám sát ở trang cuối cùng. Bài báo cáo chuẩn form chỉ cần chỉnh một thông tin có thể sử dụng.
Trang 1TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
GVHD: ThS.TỐNG THỊ HIẾU SVTH: 1) Ngô Thanh Quốc Phong – MSSV 2117150047 2) Trần Hồng Phương – MSSV 2117150049 3) Đỗ Anh Sơn – MSSV 2116150047
4) Mai Trần Thế Sơn – MSSV 2117150052 5) Nguyễn Nhật Tiến – MSSV 2116150056
Trang 2MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU i
LỜI CẢM ƠN ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii
TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN CỦA ĐỒ ÁN MÔN HỌC iv
LỜI CAM ĐOAN v
DANH MỤC HÌNH vi
DANH MỤC BẢNG vii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG 1
1.1 Lý do chọn đề tài 1
1.2 Mục tiêu của đề tài 1
1.3 Phương pháp thực hiện đề tài 2
Các bước thực hiện đề tài: 2
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3
2.1 Bộ điều khiển PLC S7-1200 3
2.1.1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200 3
2.1.2 Một số module PLC S7-1200 4
2.1.3 Ứng dụng của PLC trong đồ án: 4
2.2 TIA Portal 4
2.2.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 4
2.2.2 Giao thức kết nối 5
2.2.3 Làm việc với TIA Portal V13 5
2.3 WinCC 9
2.3.1 Tổng quan về WinCC 9
2.3.2 Làm việc với WinCC 10
2.4 Một só thiết bị khác 12
CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN 14
3.1 Yêu cầu công nghệ 14
3.2 Sơ đồ khối mô hình 14
3.3 Lưu đồ thuật giải 15
3.4 Bảng gán địa chỉ 16
3.5 Sơ đồ nối dây 17
3.6 Mô hình đồ án 18
Trang 3CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 19
4.1 Mô hình thực nghiệm 19
4.2 Kết quả vận hành chế độ 1 19
4.3 Kết quả vận hành chế độ 2 21
4.4 Kết quả vận hành chế độ 3 21
4.5 Kết quả vận hành chế độ 4 22
4.6 Cài đặt vận hành 22
4.6.1 Cài đặt phân quyền 22
4.6.2 Cài đặt thời gian 23
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 24
5.1 Kết quả đạt được 24
5.2 Hạn chế của đề tài 24
5.3 Hướng phát triển của đề tài 24
PHỤ LỤC 26
TÀI LIỆU THAM KHẢO 34
Trang 4LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, tình hình giao thông ở Việt Nam ngày một nghiêm trọng do tình trạngkẹt xe liên tục diễn ra trên các tuyến đường lớn và nhỏ, ngã tư, đặt biệt là vào khunggiờ cao điểm, chúng ta có thể thấy hầu hết các cột đèn giao thông đều được chỉnh theomột số giây hay phút cố định nào đó và dẫn đến khi lưu thông trên các tuyến đường,
dù tuyến đường đó đông hay không đông thì đèn giao thông vẫn chạy theo số giây đãđược cài đặt sẵn, không có sự thay đổi dẫn đến vấn đề ùn tắc diễn ra liên tục
Và khi nhận thấy được vấn đề này, nhóm em đã nghiên cứu và chọn đề tài: “Mô
hình điều khiển đèn giao thông ngã tư”.
Đề tài này cũng không quá xa lạ với mọi người, nhưng đến với đề tài này nhómchúng em muốn hướng đến là một mô hình đèn giao thông có đầy đủ các số các chế độ
để có thể tối ưu, bao gồm chế độ ưu tiện dọc, ưu tiên ngang, chế độ hoạt động theothời gian thực và đặc biệt hơn chúng em tạo ra giao diện Wincc có thể giám sát, điềukhiển và điều chỉnh thời gian đơn giản hơn
Đề tài này giúp chúng em hiểu rõ hơn về PLC, đồng thời tích lũy thêm nhiềukiến thức mới Đặc biệt là những kinh nghiệm trong quá trình lắp mạch, nhóm được cọxát nhiều hơn, tiếp xúc thực tế công việc bên ngoài nhiều hơn về cách lắp đặt và đi dâythiết bị Thực tế song do thời gian và kiến thức có hạn, nên đề tài còn nhiều điểm thiếusót Nhóm rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để có thể năng cao chất lượngcủa đề tài và phát triển hơn
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!
Trang 5LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin gửi đến Quý thầy cô trong trường Cao đẳng Công Thương ThànhPhố Hồ Chí Minh và giáo viên khoa Điện- Điện tử lời cảm ơn chân thành nhất Đặc
biệt là cô Tống Thị Hiếu đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài “Mô
hình điều khiển đèn giao thông ngã tư” Nhóm em xin kính chúc Quý thầy cô thật
nhiều sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thứccho thế hệ mai sau
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Trang 6NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nhận xét chung:
Ưu điểm:
- Nhóm tự giác thực hiện các nhiệm vụ được giao trong đồ án;
- Các thành viên trong nhóm tích cực và đoàn kết trong quá trình thực hiện đồ án;
- Nhóm đã hoàn thành mô hình đồ án đúng tiến độ;
- Mô hình vận hành ổn định, đảm bảo được yêu cầu của đồ án
Hạn chế:
- Mô hình đồ án của nhóm còn đơn giản;
Đánh giá: (Được phép bảo vệ hay không được phép bảo vệ)
Toàn bộ sinh viên trong nhóm đều được bảo vệ đồ án
Tp.HCM, ngày 24 tháng 06 năm 2019
Giáo viên hướng dẫn
Tống Thị Hiếu
Trang 7TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN CỦA ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tên đề tài: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG NGÃ TƯ
Ngày giao đề tài: 18 /02/2019; Tuần thứ: 2
Ngày hoàn thành đề tài: 25/06/2019; Tuần thứ: 20
Sinh viên thực hiện:
Họ tên sinh viên 1: Ngô Thanh Quốc Phong Mssv:2117150047
Họ tên sinh viên 2: Trần Hồng Phương Mssv:2117150049
Họ tên sinh viên 3: Đỗ Anh Sơn Mssv:2116150047
Họ tên sinh viên 4: Mai Trần Thế Sơn Mssv:2117150052
Họ tên sinh viên 5: Nguyễn Nhật Tiến Mssv:2116150056
Tuần/ngày Nội dung – công việc thực hiện
25/02/19 - 10/03/19
- Mua thiết bị
- Thiết kế sơ đồ phần cứngTuần 5 - 8
- Hoàn thiện mô hình
- Test mô hình và khắc phục lỗi
- Viết báo cáo đồ án
Xác nhận của giáo viên hướng dẫn
Tống Thị Hiếu
Trang 8LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đề tài: “Mô hình điều khiển đèn giao thông ngã tư” là một
sản phẩm mà nhóm em đã nỗ lực nghiên cứu và học tập ở trường Đề tài là do chúng
em tự thực hiện dựa vào một số tài liệu tham khảo, thầy cô, bạn bè Trong quá trìnhviết báo cáo có sự tham khảo một số tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, dưới sự góp ý vàhướng dẫn của Cô Tống Thị Hiếu, Khoa Điện – Điện tử trường Cao đẳng CôngThương Thành Phố Hồ Chí Minh Nếu không đúng với những gì nêu trên chúng emxin chịu hoàn toàn trách nhiệm
Trang 9DANH MỤC HÌN
Hình 2.1 Bộ điều khiển PLC S7 – 1200 3
Hình 2.2 Giao diện ban đầu của TIA Portal V13 5
Hình 2.3 Giao diện TIA Portal_1 6
Hình 2.4 Giao diện TIA Portal_2 6
Hình 2.5 Màn hình lập trình chính TIA Portal 7
Hình 2.6 Màn hình lập trình chính TIA Portal 7
Hình 2.7 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_1 8
Hình 2.8 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_2 8
Hình 2.9 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_3 9
Hình 2.10 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_4 9
Hình 2.11 Khởi tạo màn hình WinCC_1 10
Hình 2.12 Khởi tạo màn hình WinCC_2 11
Hình 2.13 Kết nối WinCC với PLC_1 11
Hình 2.14 Kết nối WinCC với PLC_1 12
Hình 2.15 Giao dện chính của Wincc 12
Y Hình 3.1 Sơ đồ khối 14
Hình 3.2 Lưu đồ thuật giải 15
Hình 3.3 Sơ đồ nối dây 17
Hình 3.4 Mô hình đồ án điều khiển đèn giao thông ngã tư 18
Hình 4.1 Mô hình thực tế 19
Hình 4.2 Mô hình trên Wincc 19
Hình 4.3 Đăng nhập hệ thống 23
Hình 4.4 Cài đặt thời gian 23
Trang 10DANH MỤC BẢN
Bảng 2 1 Một số PLC S7-1200 thông dụng 4Bảng 2 2 Một số thiết bị khác 13
Y
Bảng 3 1 Bảng gán địa chỉ 16
Bảng 4 1 Bảng chế độ phân quyền 15
Trang 11CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG1.1 Lý do chọn đề tài
Nhằm ứng dụng kiến thức đã học ở trường, sự hướng dẫn của giáo viên về thiết
kế, lập trình, đấu dây và sự ứng dụng thực tế của chuyên ngành Điện- điện tử qua cácmôn học ở trường, nhóm em muốn thiết kế được một hệ thống bao hàm tất cả các điềutrên vào một đề tài cụ thể liên quan đến nó
Mô hình điều khiển đèn và giám sát giao thông ngã tư đã xuất hiện nhiều tronglĩnh vực giao thông vận tải và được sử dụng rộng rãi trong giao thông đường bộ,đường sắt,…nhưng vẫn còn một số điểm chưa hoàn chỉnh về thời gian, gây ra sự ùntắc, kẹt xe liên tục trên các tuyến đường vào giờ cao điểm
Với mong muốn giảm thiểu tình trạng trên nên nhóm đã đi đến quyết định chọn
đề tài: “Mô hình điều khiển đèn giao thông ngã tư”.
1.2 Mục tiêu của đề tài
- Thiết kế, xây dựng mô hình điều khiển đèn giao thông;
- Lập trình PLC điều khiển đèn giao thông ở nhiều chế độ:
F Chế độ bình thường: hệ thống đèn giao thông hoạt động với thời gian đượccài đặt trước
F Chế độ cảnh báo: hệ thống đèn hoạt động ở chế độ cảnh báo, tất cả đèn xanh
và đỏ ở hai tuyến ngừng hoạt động, đèn vàng ở cả hai tuyến nháy với tần số 1Hz
F Chế độ ưu tiên dọc: hệ thống đèn giao thông hoạt động cho phép ưu tiêntuyến đường số 1
F Chế độ ưu tiên ngang: hệ thống đèn giao thông hoạt đồng cho phép ưu tiêntuyến đường số 2
F Chế độ kết hợp với thời gian thực: hệ thống đèn giao thông hoạt động tựđộng, vào ban ngày (6h00→22h59) đèn hoạt động ở chế độ bình thường, vàoban đêm (23h00→5h59) đèn hoạt động ở chế độ cảnh báo
- Lập trình màn hình cho phép điều chỉnh thời gian đèn theo mong muốn
- Điều khiển đèn giao thông ở các tuyến đường bộ
- Thiết kế tủ điều khiển hệ thống;
- Xây dựng màn hình điều khiển, giám sát hệ thống đèn giao thông trên Wincc;
1.3 Phương pháp thực hiện đề tài
Trang 12Các bước thực hiện đề tài:
Phân tích đề bài
Lập trình, mô phỏng hệ thống
Thiết kế sơ đồ phần cứng
Kết nối thiết bị Tính chọn thiết
bị
Trang 13CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1 Bộ điều khiển PLC S7-1200
2.1.1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200
Bộ điều khiển PLC S7-1200 là bộ điều khiển logic lập trình (PLC) được
sử dụng linh hoạt và khả năng mở rộng phù hợp đối với hệ thống vừa và nhỏ Thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ về tập lệnh đã làmcho PlC S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo trong công việc điều khiển,ứng dụng trong thực tế
Hình 2.1 Bộ điều khiển PLC S7 – 1200
Cấu tạo gồm 4 bộ phận cơ bản: bộ xử lí, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất/nhập
- Bộ xử lí còn được gọi là bộ xử lí trung tâm (CPU), chứa bộ vi xử lí, biên dịchcác tính hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưutrong bộ nhớ PLC Truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động các thiết bịxuất
- Bộ nguồn có nhiệm vụ cấp nguồn điện cần cho thiết bị xử lý và các mạch điệntrong module giao tiếp nhập và xuất hoạt động
- Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiểndưới sự kiểm soát của bộ vi xử lí
- Các thành phần nhập và xuất (input/output) là nơi bộ nhớ nhận thông tin từ cácthiết bị ngoài vi và truyền thông đến các thiết bị điều khiển
Trang 14Trong đồ án môn học chúng em chọn và sử dụng bộ điều khiển PLC
S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC làm bộ điều khiển chính, để nhận các tín hiệuđiều khiển, xử lý theo chương trình đã được lập trình sẵn và điều khiển ngõ ra
là hệ thống đèn giao thông
2.2 TIA Portal
2.2.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7
Phần mềm cơ sở tích hợp tất cả phần mềm lập trình điều khiển cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện, với tên gọi Totally Integrated
Automation Portal (TIA Portal) Đây là phần mềm lập trình điều khiển trực
Trang 15quan, hiệu quả và xác thực giúp người sử dụng thiết kế toàn bộ chương trình tự động hóa một cách tối ưu chỉ trong một giao diện phần mềm duy nhất.
Sử dụng phần mềm STEP7 cho phép bạn viết các chương trình điều khiển cho các thiết bị trong một dự án
PLC sẽ giám sát và điều khiển các thiết bị thông qua chương trình S7 Việc định địa chỉ các Moules xuất nhập có thể được thực hiện bằng phần mềm Chương trình sẽ được chuyển xuống CPU bằng cáp giao tiếp
2.2.2 Giao thức kết nối
- Để có thể kết nối giữa thiết bị và phần mềm tia Portal cần có kết nối TCP/IP
- Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địachỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau
2.2.3 Làm việc với TIA Portal V13
Khởi động chương trình TIA Portal :
Click mở file “TIA Portal V13” trên Desktop của máy tính và click vào
“Create new project”
Hình 2.2 Giao diện ban đầu của TIA Portal V13
Sau khi tạo project sẽ xuất hiện giao diện với các lựa chọn về thiết bị lậptrình :
Devices & Networks: Chọn thiết bị lập trình, xem và thay đổi thiết bị lậptrình (bao gồm: PLC, HMI, PC system)
PLC Programming: Lập trình cho PLC, xem và cập nhật chương trình mới
Trang 16 Visualization: Cấu hình cho giao diện HMI.
Online & Diagnostics: kết nối trực tuyến PLC và chuẩn đoán lỗi
Nhấp chọn Devices & Networks nhấp “Add new device” để chọn thiết
bị để lập trình như sau:
Hình 2.3 Giao diện TIA Portal_1
Click vào “Configure a device”: Click vào “Add new device” và chonthiết bị
Hình 2.4 Giao diện TIA Portal_2
Trang 17Sau khi click vào CPU cần kết nối sẽ xuất hiện giao diện với nhiều cửa sổ
để thiết lập kết nối, chọn các cấu hình và màn hình lập trình chính
Hình 2.5 Màn hình lập trình chính TIA Portal
Để viết chương trình cho PLC ta làm như sau:
Trên “Project tree” PLC_1 [ CPU 1214C DC/DC/DC] Program blocks
Main [OB1]
Trên thanh công cụ bên mép phải có hỗ trợ thêm một số lệnh cơ bản hoặc ta cóthể chọn các lệnh tắt trên Favorites Empty box rồi dùng kéo nhả chuộthoặc nhấn phím tắt để chọn nhóm lệnh cần sử dụng
Trang 18Hình 2.6 Màn hình lập trình chính TIA Portal
Để nạp chương trình cho PLC ta làm như sau:
Click vào biểu tượng dowload “ ” trên màn hình
Chọn Realtek PCIe GBE Family Controller, sau đó chọn Start search
Hình 2.7 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_1
Search xong thì máy tính sẽ tìm được PLC như hình bên dưới, ta chọnLoad để máy tính nạp chương trình xuống cho PLC
Trang 19Hình 2.8 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_2
Tiếp theo cửa sổ Load preview xuất hiện, tiếp tục chọn Load để nạpchương trình cho PLC
Hình 2.9 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_3
Đến đây thì chương trình đã được nạp xong, ta nhấp chọn Finish
Trang 20Hình 2.10 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal_4
2.3 WinCC
2.3.1 Tổng quan về WinCC
WinCC (chữ viết tắt của Windows Control Center) đây là chương trìnhứng dụng dùng để giam sát,thu thập dữ liệu và điều khiển tự động quá trình sảnxuất Theo nghĩa hẹp winCC là chương trình HMI (Human Machine Interface)
hỗ trợ thiết kế giao diện người – máy Với WinCC, người sử dụng có thể tạo ramột giao diện điều khiển giúp quan sát mọi hoạt động của quá trình tự động hoámột cách dễ dàng Phần mềm WinCC được tích hợp trong TIA Portal giúp ta dễdàng trao đổi dữ liệu trực tiếp với PLC
2.3.2 Làm việc với WinCC
Khởi tạo Wincc:
Trong màn hình giao diện của TIA Portal ta nhấn “Add new device”
Trang 21Hình 2.11 Khởi tạo màn hình WinCC_1
Xuất hiện cửa sổ, ta chọn “PC systerms” “SIMATIC HMI application” “WinCC RT Professional”
Hình 2.12 Khởi tạo màn hình WinCC_2
Kết nối WinCC với PLC:
Sau khi tạo project sẽ xuất hiện giao diện thiết bị (Device view), Chúng tacần chọn mạng giao tiếp truyền thông của thiết bị: Nhấn “Comunicationsmodule” “PROFINET/Ethernet” “IE general”
Trang 22Hình 2.13 Kết nối WinCC với PLC_1
Tiếp theo, nhấn “Network view” “Connections” , và Kéo thả chuột từmodule PLC sang module WinCC để kết nối
Hình 2.14 Kết nối WinCC với PLC_1
Tạo giao diện giám sát, điều khiển trên WinCC:
Nhấn “PC-System_1” “HMI_RT_1” “Add new creen” Màn hình giao diệnchính xuất hiện,
Trang 23Hình 2.15 Giao dện chính của Wincc
Để lập trình, xây dựng màn hình giám sát điều khiển, chúng ta sử dụng các công
cụ trên thanh (Toolbox) và những thiết lập trong (Properties)
Trang 245 Đèn báo tín hiệu
Bảng 2.2 Một số thiết bị khác
Trang 25CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN
3.1 Yêu cầu công nghệ
Hệ thống đèn giao thông ngã tư làm việc với các chế độ
Chế độ 2: Hệ thống đèn hoạt động kết hợp thời gian thực
- Từ 6h00’ – 22h59’: Hệ thống làm việc với thời gian được đặt trong bảng trên
- Từ 23h00’ – 5h59’: Đèn giao thông hoạt động ở chế độ cảnh báo, đèn xanh và đỏ
ở các tuyến tắt, đèn vàng ở tuyến 1 và tuyến 2 nháy với tần số 1Hz
Chế độ 3: Ưu tiên dọc (ưu tiên tuyến 1)
Đèn xanh 1 và đỏ 2 hoạt động, tất cả các đèn còn lại tắt
Chế độ 4: Ưu tiên ngang (ưu tiên tuyến 2)
Đèn xanh 2 và đỏ 1 hoạt động, tất cả các đèn còn lại tắt
Nhấn nút Estop để dừng toàn bộ hệ thống
3.2. Sơ đồ khối mô hình
Hình 3.1 Sơ đồ khối