Đèn giao thông

Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần với phát triển kinh tế tốc độ gia tăng không ngừng loại phương tiện giao thơng Sự phát triển nhanh chóng phương tiện giao thơng dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy thường xuyên Vấn đề đặt đảm bảo giao thông xuyên suốt sử dụng đèn điều khiển giao thông ngã tư, nơi giao đường giải pháp Để viết chương trình điều khiển đèn giao thơng ta viết nhiều ngôn ngữ khác Nhưng với ưu điểm vượt trội PLC S7 – 300 như: giá thành rẻ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định,… nên chúng em chọn hệ thống điều khiển lập trình PLC với ngơn ngữ S7- 300 để viết chương trình điều khiển đèn giao thông Võ Minh Luân – Nguyễn Nhựt Hào – Bùi Văn Kiên Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC CHƯƠNG 1:TỞNG QUAN GIỚI THIỆU CHUNG CỦA HỆ THỐNG: Đèn giao thơng (cịn gọi tên khác đèn tín hiệu giao thơng hay đèn điều khiển giao thông) thiết bị dùng để điều khiển giao thông giao lộ có lượng phương tiện lưu thơng lớn (thường ngã ba, ngã tư đông xe qua lại) Đây thiết bị quan trọng khơng an tồn cho phương tiện mà giúp giảm ùn tắc giao thơng vào cao điểm Nó lắp tâm giao lộ vỉa hè Đèn tín hiệu hoạt động tự động hay cảnh sát giao thông điều khiển Đèn giao thơng hoạt động hồn tồn tự động cảnh sát giao thơng điều khiển 1.1 Mục đích sử dụng hệ thống đèn giao thơng: Trước tình hình phương tiện tham gia giao thơng gia tăng không ngừng hệ thống giao thơng ngày phức tạp Chính lý dẫn đến tình trạng ùn tắc tai nạn giao thơng ngày gia tăng Vì để đảm bảo giao thơng an tồn thơng suốt việc sử dụng hệ thống tín hiệu để điều khiển phân luồng nút giao thông cần thiết Với tầm quan trọng hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng cần đảm bảo yêu cầu sau: - Đảm bảo trình hoạt động cách xác liên tục - Độ tin cậy cao - Đảm bảo làm việc ổn định, lâu dài 1.2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động đèn giao thông Cấu tạo Hệ thống đèn giao thông đèn điều khiển giao thông gồm cột đèn lắp đặt đầu của hai đường khác ngã tư Mỗi cột đèn thường có đèn đèn đỏ, đèn Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC vàng, đèn xanh dành cho người điều khiển giao thông đèn phụ dành cho người Ngồi ra, mỡi hệ thống đèn có hộp điều khiển từ sẽ phát tín hiệu điều khiển đèn Ý nghĩa và nguyên tắc hoạt động Ý nghĩa màu đèn giao thơng Tín hiệu đèn xanh: cho phép xe Tín hiệu đèn vàng: tín hiệu cảnh báo cho luân chuyển tín hiệu, báo hiệu người điều khiển phương tiện tham gia giao thông đường giảm tốc độ phải dừng lại trước vạch sơn “Dừng lại” theo quy định Trong trường hợp người điều khiển phương tiện người vượt q vạch sơn phải nhanh chóng vượt qua khỏi giao lộ để tránh gây nguy hiểm cho thân người tham gia giao thơng khác Tín hiệu đèn đỏ: dừng lại Nguyên tắc hoạt động Công thức tính thời gian đèn: Đèn đỏ = Đèn xanh + đèn vàng Cơ chế hoạt động của đèn giao thông thật đơn giản Khi đèn xanh của bật sáng lúc đèn đỏ của sáng sau khoảng thời gian chuyển từ đèn xanh sang vàng đèn đỏ sáng chuyển từ vàng sang đỏ chuyển từ đỏ sang xanh chu kì lặp lại Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 2.1 Khái niệm PLC (Programmable Logic Controller) thiết bị lập trình được, thiết kế chun dùng cơng nghiệp để điều khiển tiến trình xử lí từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà thực loạt chương trình kiện, kiện kích hoạt tác nhân kích thích (hay gọi ngõ vào) tác động vào PLC qua định (Timer) hay kiện đếm qua đếm Khi kiện kích hoạt sẽ bật ON, OFF phát ch̃i xung thiết bị bên ngồi gắn vào ngõ của PLC Như ta thay đổi chương trình cài đặt PLC ta thực chức khác nhau, môi trường điều khiển khác Hiện PLC nhiều hãng khác sản xuất như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo, Alan Bradley, Schneider,Hitachi vv Mặt khác PLC bổ sung thêm thiết bị mở rộng khác :các module mở rộng AI (Analog Input), DI (Digital Input), module ghép nối truyền thông, thiết bị hiển thị, nhớ Cartridge thêm vào 2.2 Giới thiệu PLC S7-300 Là dòng PLC mạnh của Siemens, S7-300 phù hợp chó ứng dụng lớn vừa với yêu cầu cao chức đặc biệt truyền thông mạng công nghiệp, chức cơng nghệ, chức an tồn yêu cầu độ tin cậy cao 2.2.1 Ưu điểm: -Tốc độ xử lý nhanh -Cấu hình tín hiệu I/O đơn giản -Có nhiều loại module mở rộng cho CPU cho trạm remote I/O Lập trình điều khiển đèn giao thông S7-300 +Win CC -Cổng truyền thơng Ethernet tích hợp CPU, hổ trợ cấu hình mạng truyền liệu đơn giản -Kích thước CPU Module nhỏ giúp cho việc thiết kế tủ điện nhỏ -Có loại CPU hiệu suất cao tích hợp cổng profinet, tích hợp chức cơng nghệ, chức an tồn (fail-safe) cho ứng dụng cao -Bao gồm loại CPU tiêu chuẩn, loại CPU tích hợp I/O, loại CPU fail-safe cho chức an tồn, loại CPU cơng nghệ 2.2.2 Cấu hình CPU Chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, định thời gian, đếm, cổng truyền thơng (RS485)… có vài cổng vào/ra số onboard PLC S7-300 có nhiều loại CPU khác nhau, đặt tên theo vi xử lý có CPU CPU312, CPU314, CPU315, CPU316, CPU318… Với CPU có hai cổng truyền thơng, cổng thứ hai có chức phục vụ việc nối mạng phân tán có kèm theo phần mềm tiện dụng cài đặt sẵn hệ điều hành Các loại CPU phân biệt với CPU khác tên gọi thêm cụm từ DP Ví dụ Module CPU 314C-2DP… Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC Hình: Các khối chức bên ngồi CPU S7 – 300 Một số đặc tính kỹ thuật của số CPU S7-300 (Nguồn: https://www.tpnewtech.com/bo-lap-trinh-siemens-plcs7-300.html) Module Mở Rộng: Các module mở rộng của PLC S7-300 chia làm loại: Power Supply (PS): module nguồn ni, có loại 2A, 5A 10A Signal Module (SM): module tín hiệu vào số, tương tự Interface Module (IM): module ghép nối, ghép nối thành phần mở rộng lại với Một CPU làm việc trực tiếp nhiều Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC rack, mỗi rack tối đa Module mở rộng rack nối với Module IM Function Module (FM): module chức điều khiển riêng Ví dụ module điều khiển động bước, module điều khiển PID Communication Processor (CP): Module phục vụ truyền thông mạng PLC với PLC với máy tính Hình: Các module mở rợng thực tế Hình: Ghép nối module mở rợng PLC S7-300 Kết Nối: PlC S7-300 kết nối với nhiều chuẩn mạng khác PROFIBUS, CAN, DeviceNet, ASi Profibus tiêu chuẩn mạng trường mở, quốc tế theo chuẩn mạng trường châu Âu EN 50170 EN 50254 Trong sản xuất, ứng dụng tự động hóa q trình cơng nghiệp tự động Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC hóa tịa nhà, mạng trường nối tiếp (serial fieldbus) hoạt động hệ thống truyền thông, trao đổi thông tin hệ thống tự động hóa thiết bị trường phân tán Chuẩn cho phép thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác giao tiếp với mà không cần điều chỉnh giao diện đặc biệt PROFIBUS sử dụng phương tiện truyền tin xoắn đôi RS485 chuẩn công nghiệp ứng dụng sản xuất IEC 1158-2 điều khiển q trình Profibus sử dụng Ethernet/TCP-IP Hình: Ví dụ kết nối Profibus S7-300 CAN viết tắt của Controller Area Network tạm dịch Mạng Điều Khiển Vùng Mạng CAN đời gần đáp ứng nhiều vấn đề cho hệ thống điện xe, với truyền tải kiện dây dẫn, tốc độ truyền tải cao, độ sai số thấp, độ tin cậy cao Các hệ thống điện nối với mạng CAN dây DeviceNet hệ thống bus hãng Allen-Bradley phát triển dựa sở của CAN, dùng để nối mạng cho thiết bị đơn giản cấp chấp hành Sau này, chuẩn DeviceNet chuyển Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC sang dạng mở quản lý của hiệp hội ODVA (Open DeviceNet Vendor Asscociation) thảo chuẩn hóa IEC 62026-3 Hệ thống AS-I (Actuator Sensor Interface) hệ thống kết nối cho cấp thấp hệ thống tự động hóa Các cấu chấp hành cảm biến nối với trạm hệ thống tự động qua bus giao tiếp AS (AS-I bus) AS-I kết phát triển hợp tác của 11 hãng sản xuất thiết bị cảm biến cấu chấp hành có tên tuổi cơng nghiệp, có SIEMENS AG, Festo KG, Peppert & Fuchs GmbH Ngôn ngữ lập trình PLC S7-300 lập trình qua ngơn ngữ như: Step (LAD/FBD/STL), SCL, GRAPH, HiGrap Dạng LAD: Phương pháp hình thang, thích hợp với người quen thiết kế mạch điện tử logic Dạng STL: Phương pháp liệt kê Là dạng ngơn ngữ lập trình thơng thường của máy tính Mỡi chương trình ghép nhiều câu lệnh, mỡi câu lệnh có cấu trúc chung gồm “tên lệnh + tốn hạng” Dạng FBD: Phương pháp hình khối Là kiểu ngôn ngữ đồ họa dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số Dạng SCL: Có cấu trúc gần giống với ngơn ngữ dạng STL phát triển nhiều Nó gần giống với ngôn ngữ bậc cao Pascal để người lập trình dễ thao tác 2.3 Tập lệnh PLC S7 300 2.3.1 Cấu trú lệnh trạng thái kết Trong tài liệu ĐKLT trình bày phương pháp lập trình cho PLC, gồm có ngơn ngữ lập trình dạng STL, LAD FBD Phần sẽ trình bày chủ yếu cấu trúc kết của lệnh dạng STL Lập trình điều khiển đèn giao thông S7-300 +Win CC Một lệnh STL của PLC S7-300 gồm có: “Tên lệnh” + “Tốn hạng” Lưu ý: tốn hạng liệu địa của vùng nhớ Số nguyên kiểu INT (2 byte) Số nguyên kiểu DINT (4 byte) Số thực kiểu REAL Dữ liệu thời gian Dữ liệu của đếm, định thời Dữ liệu kiểu ký tự Trong đó: A I0.0 Tốn hạng liệu: o Dữ liệu logic o Số nhị phân o Số thập lục phân Toán hạng địa nhớ: Địa nhớ PLC S7-300 gồm phần: phần chữ phần số Ví dụ: địa ngõ vào I0.5 Trong đó: Phần chữ: vị trí kích thước của vùng nhớ Phần số: địa của vùng nhớ miền xác định Thanh ghi trạng thái: Khi thực lệnh, CPU sẽ ghi lại trạng thái của phép tính trung gian ghi lại kết vào ghi đặc biệt 16 bit, gọi ghi trạng thái Tuy nhiên có bit thấp của ghi sử dụng, có cấu trúc sau: 10 Lập trình điều khiển đèn giao thông S7-300 +Win CC Windows 8.1(32-Bit / 64-Bit) Windows 10(32-Bit / 64-Bit)  Link download Link win CC 7.4: https://drive.google.com/file/d/16vrfagAovsnJZ8E6NlJTqrmvCss GZh5I/view Link win CC 7.4 SP1 update: https://drive.google.com/file/d/1DZFwfp5i_q_2D1PY0Rq2IeNMD A1Z9LL_/view  Hướng dẫn cài đặt B1: Trước tiên, bạn cài WinCC 7.4 trước B2: Cài đặt WinCC 7.4 SP1 để update fix số lỗi nhỏ WinCC 7.4 B3: Crack WinCC phần mềm Sim_EKB_Install_2017_08_25 34 Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC CHƯƠNG MƠ PHỎNG ĐÈN TÍN HIỆU GIAO THƠNG 4.1 Code lập trình LAD Step 35 Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC 4.2 Thực vẽ mô win CC  Thực kết nối step win cc B1: - Chạy mô trương trên PLC SIM - Khởi động Win CC B2: Vào File -> New để tạo dự án Hộp thoại new project 36 Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC - Click chọn OK - Đặt tên mục project name - Chọn đường dẫn lưu Project path - Sau chọn Create B3: Thực kết nối chương trình ta viết step với win CC Trong giao diện ta chọn đúp “ Tag Management” để thực kết nối 37 Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC - Ta chọn phải chuột vào Tag Managerment => Add new drive => Simatic S7 protocol Suite hình bên dưới: - Sau chọn sẽ xuất giao diện: -Ta chọn phải chuột vào MPI => Chọn New Connection để thục kết nối, sau đặt tên cho kết nối vừa tạo 38 Lập trình điều khiển đèn giao thông S7-300 +Win CC Trong bảng tag [newconnection_1] ta đặt giá trị hình bên - Tiếp tục ta chọn phải chuột vào connecton vừa tạo = > Connection Paramater để thực hiệ kết nối, sau xuất hơp thoại ta đặt accs giá trị y hình bên: - Đã hồn thành việc kết, ta đóng Tag Manager để tiến hành vẽ win CC  Vẽ đối tượng để mô win CC B1: Quay lại với giao diện win CC, ta đúp chuột vào mục Graphics Designer để vẽ B2: Trong cơng cụ Standar ta tìm chọn button thay cho nút nhấn start stop chường trình của ta 39 Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC 40 Lập trình điều khiển đèn giao thông S7-300 +Win CC Sau click chọn sẽ xuất hộp thoại trên, ta đặt tên nút nhấn ô text => OK B3: Thiết đặt liên kết cho nút nhấn - Phải chuột vào nút nhấn = > Properties => Xuất hộp thoại Object properties - Trong hộp thoại Properties ta chọn phần Events => Mouse => Press left xuất hộp thoại bên 41 Lập trình điều khiển đèn giao thông S7-300 +Win CC Trong constant (của source) đặt 1=> click chọn Tag (của Target)=> Sau chọn đường liên kết với nút start => OK - Tương tự hộp thoại Properties ta chọn phần Events => Mouse => Release left => xuất hộp thoại bên Trong constant (của source) đặt 0=> click chọn Tag (của Target)=> Sau chọn đường liên kết với nút start => OK  Tương tự ta thiết đặt cho nút stop B3: Thiết đặt liên kết cho đèn Trong Standar ta chọn circle => Vẽ hình trịn Tiếp tục phải chuột vào hình trịn vừa tạo nhấn properties để thiết đạt liên kết 42 Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC Trong phần properties chọn Effects=> kích đúp vào dòng yes Chọn mục colors sẽ xuất hộp thoại thực nhue hình bên dưới: Click phải chuột Chọn Diamic Dialog… - Sau thực phần xuất họp thoại chọn hình, sau chọn tag 43 Lập trình điều khiển đèn giao thông S7-300 +Win CC Chọn => - Ta chọn đèn đỏ 1( d1) => OK+> Sau chọn hình Tiếp theo chọn - Xuất hộp thoại: 44 Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC Phải chuột vào 2s chọn 250ms => OK - Quay lại hộp thoại Value Range=> Boolean xuất Màu giá trị mức Màu giá trị mức Tùy vào màu đèn mà ta thiết đạt thơng số Sau Ok Tương tự cho đèn cịn lại 45 Lập trình điều khiển đèn giao thông S7-300 +Win CC  Kết sau vẽ Sau hoàn tất vẽ ta chọn runtime công cụ để tiến hành mô 46 Lập trình điều khiển đèn giao thơng S7-300 +Win CC CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết Sau trình nghiên cứu tháng, em hoàn thành đồ án với đề tài: “Nghiên cứu mơ phỏng đèn tín hiệu giao thông ngã tư PLC S7 – 300” Kết thu qua báo cáo là: Biết sử dụng phần mềm step để lập trình Biết sử dụng win CC để mô phỏng đồng thời lập trình đèn giao thơng kết nối mơ phỏng win cc Tuy nhiên, trình thực đồ án gặp phải nhiều khó khăn khơng thể khơng nhắc tới q trình cài đặt phần mềm lập trình phần mềm lần em tiếp cận sử dụng phần mềm liên quan đến lập trình PLC khơng thể khơng mắc phải khó khăn thiếu sot 5.2 Phương hướng phát triển Sau nghiên cứu trên, sơ chúng em thực đề tài lập trình PLC PLC S7 – 300 Tuy nhiên, code mà chúng em lập trình mơ phỏng chưa tối ưu nhất, chúng em đưa phương hướng phát triển cho đồ án sau: - Sử dụng TIA PORTAL lập trình PLC s7 – 1200 PLC có nhiều cải tiến sử dụng rộng rãi - Lập trình dược nhiều chế độ như: + Đèn vàng chớp tắt vào khoảng 23h đến 5h + Có chế độ điều khiển tay chế độ tự động để người điều khiển giao thơng điều khiên vào cao điểm - Lập trình kết nốt thiết kế mơ hình thật S7 – 1200 47 Lập trình điều khiển đèn giao thông S7-300 +Win CC TÀI LIỆU THAM KHẢO http://feee.hcmute.edu.vn/Resources/Docs/SubDomain/feee/SIEMENS %20AUTOMATION%20PART%20II.pdf http://daotaolaixehcm.vn/kien-thuc-giao-thong/y-nghia-cua-cac-loai-tin-hieu-dengiao-thong-duong-bo/ https://tailieu.vn/doc/tap-lenh-plc-s7-300-487738.html 48 ... nghĩa màu đèn giao thông Tín hiệu đèn xanh: cho phép xe Tín hiệu đèn vàng: tín hiệu cảnh báo cho luân chuyển tín hiệu, báo hiệu người điều khiển phương tiện tham gia giao thông đường giảm tốc độ