Yêu cầu công nghệ

GVHD: TRẦN MẠNH HÀ Đồ án môn học Điều khiển Logic Đề tài : ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG Ở NGÃ TƯ. Chương I : YÊU CẦU CÔNG NGHỆ I.TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI: Ngày nay cùng với sự phát triển kinh tế, việc đô thị hoá cũng đang gia tăng nhanh chóng. Dẫn đến lượng phương tiện lưu thông trong các đô thị cũng tăng theo. Do đó vấn đề đảm bảo giao thông trong các đô thị , đặc biệt tại các nút giao thông diễn ra thông suốt là rất quan trọng. Để việc đi lại tại các nút giao thông được thông suốt và thuận lợi thì chúng ta có thể nhờ đến sự giúp đỡ của lực lượng Cảnh sát giao thông và các lực lượng khác. Tuy nhiên, với các đô thị lớn có số nút giao thông nhiều thì khó có có đủ lực lượng để đảm nhiệm công việc này. Mặt khác việc nhờ đến sự giúp đỡ của Cảnh sát giao thông và các lực lượng khác cũng khó khăn và tốn kém. Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật con người đã biết ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật vào trong đời sống. Đèn giao thông là một trong những thành tựu đó. Đèn giao thông là một hệ thống đèn tín hiệu hướng dẫn các phương tiện và con người tham gia giao thông tại các nút. Đèn giao thông ra đời từ rất lâu và đã chứng tỏ cho con người thấy rằng việc sử dụng đèn giao thông là không thể thiếu trong thời đại ngày nay. Việc điều khiển đèn giao thông có rất nhiều cách, có thể dùng vi điều khiển, dùng PLC. Sử dụng PLC trong điều khiển đèn giao thông có ưu điểm: + Làm việc chắc chắn, liên tục và có tuổi thọ cao. + Có thể làm việc trong nhiều điều kiện khác nhau. + Huấn luyện người sử dụng đơn giản. SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 1 - GVHD: TRẦN MẠNH HÀ Đồ án môn học Điều khiển Logic II.GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CỦA ĐỀ TÀI: Trong phạm vi đề tài này, em thiết kế chương trình điều khiển đèn giao thông ở ngã tư. + Hệ thống đèn điều khiển các phương tiện lưu thông trên đường. Trong đó: - Hệ thống điều khiển các phương tiện tham gia giao thông trên đường gồm 12 đèn, ký hiệu (X AC ,X BC ,V AC ,V BC ,Đ AC ,Đ BC ). - Các hệ thống đèn làm việc ở ba chế độ: + Chế độ làm việc bình thường + Chế độ đèn vàng nhấp nháy + Chế độ điều khiển bằng tay. Sơ đồ mô phỏng cách bố trí đèn tại các nút: Tuyến A Tuyến B X AC V BC Đ BC Đ BC V BC X BC X AC V AC Đ AC X BC V BC B Đ SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 2 - GVHD: TRẦN MẠNH HÀ Đồ án môn học Điều khiển Logic 1.Chế độ làm việc bình thường: +Chế độ này làm việc vào giờ lưu lượng người tham gia giao thông trên đường với mật độ bình thường. Khi ấn nút Start khởi động hệ thống thì : Start Đèn X AC , Đ BC sáng lên. 25s Đèn V AC , Đ BC sáng lên 5s Đèn X BC , Đ AC sáng lên. Đèn V BC , Đ AC sáng lên 25s 5s 2.Chế độ vàng nhấp nháy: Chế độ này làm việc khi lưu lượng người tham gia lưu thông trên đường ít, như vào lúc khuya. Sử dụng nút ấn N3 V AC ,V BC sáng lên Khi ấn N3 3s V AC ,V BC tắt 1s SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 3 - GVHD: TRẦN MẠNH HÀ Đồ án môn học Điều khiển Logic 3.Chế độ điều khiển bằng tay: Chế độ này sử dụng vào giờ cao điểm khi lưu lương người tham gia lưu thông trên đường lớn. Khi ấy nếu để làm việc ở chế độ tự động thì có thể gây ách tắc giao thông và có thể để lại những hậu quả nặng nề về kinh tế. + Chế độ này sử dụng 2 nút ấn là N1, N2, N4. Trong đó N4 chọn chế độ điều khiển bằng tay. - Khi ấn nút N1 thì các đèn (X AC ,Đ BC ) sáng lên. Cho phép các phương tiện theo tuyến A lưu thông. Chỉ khi nào ấn N2 thì các đèn (X AC ,Đ BC ) mới tắt. - Khi ấn nút N2 thì các đèn (X BC ,Đ AC ) sáng lên. Cho phép các phương tiện theo tuyến B lưu thông. Chỉ khi nào ấn N1 thì các đèn (X BC ,Đ AC ) mới tắt. SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 4 - GVHD: TRẦN MẠNH HÀ Đồ án môn học Điều khiển Logic CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU VỀ PLC S7_200. I.CẤU HÌNH PHẦN CỨNG: PLC, viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. S7-200 là thiết bị của hãng Simens, cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU212 và CPU214. 1.Cấu trúc của CPU212 gồm: + 512 từ đơn (word) để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ đọc/ghi được và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. Vùng nhớ này gọi là vùng nhớ non-volatile. + 512 từ đơn để lưu dữ liệu, trong đó có 100 từ nhớ đọc/ghi thuộc miền non-volatile. + 8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic, và có thể ghép nối thêm 2 modul để mở rộng số cổng vào ra. + Tổng số cổng vào ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra. + 64 bộ tạo thời gian trễ, trong đó có 2 Timer có độ phân giải 1 ms, 6 Timer có độ phân giải 10 ms và 54 Timer có độ phân giải là 100 ms. + 64 bộ đếm (Counter) chia làm 2 loại, một loại chỉ đếm tiến (CTU) và một loại vừa đếm tiến vừa đếm lùi (CTUD) + 368 bit nhớ đặc biệt dùng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc. + Có các chế độ ngắt: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn xung, ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao (2kHz). Dữ liệu không bị mất trong khoảng thời gian 50 giờ kể từ khi PLC bị mất điện. SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 5 - GVHD: TRẦN MẠNH HÀ Đồ án môn học Điều khiển Logic 2.Cấu trúc của CPU214 gồm: + 2018 từ đơn (word) để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ đọc/ghi được và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. Vùng nhớ này gọi là vùng nhớ non-volatile. + 2018 từ đơn để lưu dữ liệu, trong đó có 512 từ nhớ đầu đọc/ghi thuộc miền non- volatile. + 14 cổng vào logic và 10 cổng ra logic, và có thể ghép nối thêm 7 modul để mở rộng số cổng vào ra. + Tổng số cổng vào ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra. + 128 bộ tạo thời gian trễ, trong đó có 4 Timer có độ phân giải 1 ms,16 Timer có độ phân giải 10 ms và 108 Timer có độ phân giải là 100 ms. + 128 bộ đếm (Counter) chia làm 2 loại, một loại chỉ đếm tiến (CTU) và một loại vừa đếm tiến vừa đếm lùi (CTUD) + 688 bit nhớ đặc biệt dùng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc. + Có các chế độ ngắt: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn xung, ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao (2kHz) và (7kHz). + 2 bộ phát xung cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM. + 2 bộ điều chỉnh tương tự. Dữ liệu không bị mất trong khoảng thời gian 190 giờ kể từ khi PLC bị mất điện. 3.Mô tả các đèn báo trên S7-200: - Đèn đỏ SF: đèn sáng khi PLC đang làm việc báo hiệu hệ thống bị hỏng hóc. - Đèn xanh RUN: đèn xanh sáng chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc. - Đèn vàng STOP: đèn sáng thông báo PLC đang ở trạng thái dừng. Dừng tất cả chương trình đang thực hiện. - Đèn xanh Ix.x: đèn sá ng báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị của cổng. - Đèn xanh Qx.x: đèn sáng báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 6 - GVHD: TRẦN MẠNH HÀ Đồ án môn học Điều khiển Logic 4.Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS185 với 9 phích cắm. - Chân 1: nối đất. - Chân 2: nối nguồn 24VDC. -Chân 3: truyền và nhận dữ liệu. - Chân 4: không sử dụng. - Chân 5: đất - Chân 6: nối nguồn 5VDC 5 4 3 2 1 - Chân 7: nối nguồn 24VDC. - Chân 8: Truyền và nhận dữ liệu. 9 8 7 6 - Chân 9: không sử dụng. II.CẤU TRÚC BỘ NHỚ: 1.Phân chia bộ nhớ: Bộ nhớ của S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn cung cấp. Bộ nhớ có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phần các bit nhớ đặc biệt. + 4 vùng nhớ gồm: - Vùng chương trình:là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu giữ các lệnh chương trình .Vùng này thuộc kiểu non-volatile. - Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: từ khoá, địa chỉ trạm…Nó thuộc kiểu non-volatile. SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 7 - GVHD: TRẦN MẠNH HÀ Đồ án môn học Điều khiển Logic - Vùng dữ liệu: là miền nhớ động, có thể truy cập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn và từ kép. Được dùng để lưu trữ các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng , các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ. Vùng dữ liệu được chia thành nhiều miền nhớ nhỏ với các chức năng khác nhau. * V Variable memory * I Input image register * O Output image register * M Internal memory bits * SM Special memory bits V0 ……………… V1023 7 6 5 4 3 2 1 CPU212 Miền V(đọc/ghi) I0.x(x=0:7) ……………… I7.x(x=0:7) Vùng đệm cổng vào I(đọc/ghi) Q0.x(x=0:7) ……………… Q7.x(x=0:7) M0.x(x=0:7) ……………… Vùng đệm cổng ra Q(đọc/ghi) Vùng nhớ nội M(đọc/ghi) M15.x(x=0:7) V0 ……………… V4095 7 6 5 4 3 2 1 CPU214 I0.x(x=0:7) ……………… I7.x(x=0:7) Q0.x(x=0:7) ……………… Q7.x(x=0:7) M0.x(x=0:7) ……………… M31.x(x=0:7) SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 8 - GVHD: TRẦN MẠNH HÀ Đồ án môn học Điều khiển Logic SM0.x(x=0:7) ……………… SM.x(x=0:7) Vùng nhớ đặc biệt SM(chỉ đọc) SM30.x(x=0:7 ) ……………… SM45.x(x=0:7 ) Vùng nhớ đặc biệt (đọc/ghi) SM0.x(x=0:7) ……………… SM.x(x=0:7) SM30.x(x=0:7 ) ……………… SM85.x(x=0:7 ) + Vùng đối tượng: được sử dụng để lưu trữ cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay Timer. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các thanh ghi của Timer, bộ đếm, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra tương tự và các thanh ghi Accumulator(AC). Vùng đối tượng cũng được phân ra thành nhiều vùng nhỏ. 15 ……. ……. 0 CPU212 T0(word) : T63 bit T0 T63 Timer (đọc/ghi) C0(word) : C63 C0 C63 AW0(word) : Bộ đếm (đọc/ghi) Bộ đệm cổng vào tương tự(chỉ đọc) AW30 15 ……. ……. 0 CPU214 T0(word) : T127 bit T0 T127 C0(word) : C127 C0 C127 AW0(word) : AW30 SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 9 - GVHD: TRẦN MẠNH HÀ Đồ án môn học Điều khiển Logic AQW0(word) : AQW30 Bộ đệm cổng ra tương tự (chỉ ghi) AQW0(word) : AQW30 2.Thực hiện chương trình trong PLC S7-200 : PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi chu trình được gọi là một vòng quét (scan). Mỗi vòng quét bắt đầu từ giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong vòng quét chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc (MEND). Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung từ bộ đệm ảo tới các cổng ra. 1.Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào bộ đệm ảo 4.Chuyển dữ liệu từ bộ 2.Thực hiện đệm ảo ra ngoại vi chương trình 3.Truyền thông nội bộ và kiểm lỗi. SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 10 - [...]...Đồ án môn học Điều khiển Logic GVHD: TRẦN MẠNH HÀ + Trong quá trình thực hiện chương trình nếu gặp lệnh vào ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ dừng tất cả mọi công việc đang thực hiện, ngay cả chương trình xử lý ngắt để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào ra + Các chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu... lên 1 và gán giá trị logic 0 váo cac bit còn lại của stack (7) Đặt TOS lên 1 SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 19 - Đồ án môn học Điều khiển Logic GVHD: TRẦN MẠNH HÀ CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH I PHÂN CÔNG VÀO RA: TÊN ĐỊA CHỈ CHỨC NĂNG Stop 10.0 Dừng hệ thống Start I0.1 Khởi động hệ thống tự động K Q0.0 Cung cấp điện cho hệ thống K1 Q0.1 Điều khiển đèn xanh tuyến A K2 Q0.2 Điều khiển đèn đỏ tuyến B . Điều khiển Logic Đề tài : ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG Ở NGÃ TƯ. Chương I : YÊU CẦU CÔNG NGHỆ I.TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI: Ngày nay cùng với sự phát triển kinh tế,. Trang - 1 - GVHD: TRẦN MẠNH HÀ Đồ án môn học Điều khiển Logic II.GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CỦA ĐỀ TÀI: Trong phạm vi đề tài này, em thiết kế chương trình điều