Mô hình điều khiển, giám sát trạm barie đường sắt tự động

ĐĐẠẠIIHỌCCĐĐÀÀNNẴẴNNG •• PHÂN HIỆU ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TẠI KON TUM The University PHAN VĂN SĨ LÊPHAÔNGVĂQNUSÂĨN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT TRẠM BARIE ĐƯỜNG SẮT TỰ ĐỘNG •• Kon tum, tháng 05 năm 2021 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG •• PHÂN HIỆU ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TẠI KON TUM • • • • The University ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT TRẠM BARIE ĐƯỜNG SẮT TỰ ĐỘNG •• GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN ĐỨC QUẬN SINH VIÊN THỰC : PHAN VĂN SĨ HIỆN : 16152520201008 MSSV : LÊ HỒNG QUÂN SINH VIÊN THỰC : 16152520201007 : K10D HIỆN MSSV LỚP Kon tum, tháng 05 năm 2021 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG VIỆT NAM PHÂN HIỆU ĐHĐN TẠI KON TUM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CẤP ĐẠI HỌC Tên đề tài: Điều khiển giám sát trạm Barie đường sắt tự động Sinh viên thực hiện: Phan Văn Sĩ Lớp: K10D Lê Hồng Quân Lớp: K10D Ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Khóa: 10 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Đức Quận Ngày nhận đề tài: 25/01/2020 Ngày bảo vệ:18./ /2021 • Mục tiêu đề tài, phạm vi đề tài: - Mục tiêu: + Ứng dụng điều khiển động servo vào mơ hình điều khiển giám sát trạm Barie đường tàu hỏa tự động + Ứng dụng động servo để xác định vị trí mong muốn, mơ hệ thơng hoạt động phần mềm Tiaportal -Phạm vi nguyên cứu: + Điều khiển gám sát thiết bị hệ thống điều khiển giám sát trạm Barie đường tàu hỏa tự động + Xây dựng thuật toán điều khiển + Xây dựng phần mềm PLC S7-1200 + Tính toán thiết kế phần cứng + Thiết kế giao diện phần mềm Tiaportal • Phương pháp nghiên cứu, lựa chọn giải pháp cơng nghệ: Nhóm em thực đề tài sử dụng phương pháp để nghiên cứu đề tài sau: -Phân tích tổng hợp lý thuyết, kiến thức học nhà trường -Tham khảo tài liệu, hỏi đáp giáo viên hướng dẫn -Viết chương trình, lắp ráp chạy thử mơ hình Giải pháp cơng nghệ: Mơ hình điều khiển PLC S7-1200 hoạt động điện áp chiều 24VDC hoạt động dựa theo chương trình lập trình mơ phần mềm Tiaportal Nội dung nghiên cứu: gồm có chương CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ LẬP TRÌNH PLC CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN - Kế hoạch thực STT Nội dung công việc Nhận đề tài Xây dựng đề cương kế hoạch CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM - Tổng quan đường sắt việt nam - Tìm hiểu trạm barie - Các chức trạm barie Dự kiến thời gian 21/1 -25 /1/2021 23/02 - 30/02/2021 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT LẬP TRÌNH - Giới thiệu chung - Cấu tạo PLC Giới thiệu PLC S7-1200 sử dụng đề tài 01/03 - 07/3/2021 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH - Tìm hiểu phần cứng - Chọn động servo - Phân tích chọn cảm biến 08/03 - 14/03/2021 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN - Lập trình điều khiển hệ thống - Thiết kế giao diện điều khiển Wincc Xây dựng mạch động lực CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN - Giới thiệu mơ hình hoàn thiện - Vận hành hệ thống - Kiểm tra, đánh giá hướng phát triển 15/2 - 21/03/2021 - Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Đức Quận 22/03 - 28/03/2021 Đà Nẵng, ngày 15 tháng năm 2021 Sinh viên thực hiện: Ghi Phan Văn Sĩ LỜI CẢM ƠN Trong thời đại cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày cao vào đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, xác, tiện lợi, gọn nhẹ ) Mặt khác nhờ phát triển nhanh chóng cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ điện tử tạo loại thiết bị điều khiển lập trình nhằm thực cơng việc cách khoa học, đạt độ xác cao, giảm sức lao động giảm chi phí kinh tế Trạm barie tự động giảm sức lao động công nhân, công việc đạt hiệu quả, mà thời gian lại nhanh chóng, độ xác cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em tìm hiểu lập trình PLC hiểu ứng dụng vào lĩnh vực khác đời sống Để chúng em tìm hiểu nâng cao kiến thức ngành Kĩ thuật điện - điện tử, thầy cô khoa Điện - Điện tử hỗ trợ nhiệt tình trình chúng em thực đồ án tốt nghiệp Và điều giúp chúng em hiểu nhiều cấu tạo, nguyên lý cách vận hành phận mơ hình đồ án Đề tài mang tên “Điều khiển giám sát trạm barie đường sắt tự động” Trong q trình thực đề tài nhóm chúng em cố gắng tìm hiểu học hỏi, khả cịn hạn chế nên có sai sót mong nhận thơng cảm từ q thầy Tuy gặp chút khó khăn với giúp đỡ tận tình thầy khoa Điện - Điện tử, đặc biệt hướng dẫn tận tình, chi tiết thầy giáo Nguyễn Đức Quận giúp đỡ em nhiều để hoàn thành đồ án Em xin gửi tới thầy giáo Nguyễn Đức Quận tồn thể thầy khoa Điện - Điện tử lời cảm ơn chân thành nhất! MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1.6.1 TÀI LIỆU THAM KHẢO NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH DANH MỤC CÁC BẢNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM 1.1 .TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM: Hình 1 Đường sắt việt nam - ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM ngành công nghiệp lâu đời Việt Nam Ngành Đường sắt Việt Nam đời năm 1881 việc khởi công xây dựng tuyến đường sắt từ Sài Gòn đến Mỹ Tho dài khoảng 70 km Chuyến tàu khởi hành Việt Nam vào ngày 20 tháng năm 1885 Những năm sau đó, mạng lưới đường sắt tiếp tục triển khai xây dựng khắp lãnh thổ Việt Nam theo công nghệ đường sắt Pháp với khổ đường ray mét Thời kỳ chiến tranh, hệ thống đường sắt bị hư hại nặng nề Kể từ năm 1986, Chính phủ tiến hành khơi phục lại tuyến đường sắt ga lớn, đặc biệt tuyến Đường sắt Bắc Nam - Hiện mạng lưới đường sắt có 5784 đường ngang, có 555 - đường ngang có biển báo, 310 đường ngang có trạm gác tự động, 651 đường có người gác, lại 4268 đường dân sinh tự phát khơng có biển báo, dễ gây tai nạn thương tâm Riêng năm 2020 có đến 44 vụ tai nạn đường sắt, làm nhiều người bị thương hư hại tài sản nghiêm trọng Nguyên nhân tai nạn người dân ý thức kém, cố vượt ẩu tàu đến, đặc biệt đường ngang tự phát khơng có chắn barie tự động Trước tình trạng nhà nước cho xây dựng trạm barie để rào chắn có tàu qua để làm giảm vụ tai nạn đáng tiếc Tuy nhiên đường ngang tự phát nhiều nên nhiều nơi chưa lắp đặt barie tự động Từ dẫn đến nhiều vấn đề an tồn giao thơng đường sắt nước ta gây thiệt hại nghiêm trọng 1.2 HỆ THỐNG BARIE 1.2.1 Tổng quan Barie: Hình 1.2 Các loại barie tự động - Hiện barie sử dụng nhiều tòa chung cư, cổng bãi đỗ xe ngầm (dưới lòng đất), nhà máy sản xuất, hệ thống giao thơng Mục đích điều tiết, phân luồng lượng người, phương tiện qua lại, nhà máy phân loại sản phẩm loại Và với mục đích sử dụng khác nên barie có nhiều loại để phù hợp với chức khác lĩnh vực sống -Trong hệ thống giao thơng có nhiều loại barie khác nhau, cấu trúc chức chúng Tại bãi đỗ xe, người ta sử dụng chắn dài ngắn tùy thuộc vào không gian lắp đặt Tại tịa chung cư sử dụng rào chắn barie đẩy khơng gian cổng ngồi rộng, bên có dùng chắn ngắn để khơng gây vướng tính thẩm mỹ 1.2.2 Chức Barie: Barie tự động loại thiết bị chuyên dụng ngành an ninh có chức vật cản trước phương tiện di chuyển vùng cấm không phép di chuyển Ngày Barie tự động ứng dụng nhiều trường học, bệnh viện, siêu thị, nhà hàng, khách sạn cách giảm bớt tình trạng an ninh, ùn tắc cục nhờ kiểm soát điều hành chắn giao thơng 1.2.3 Ưu điểm: -Barie tự động có thiết kế gọn nhẹ, tiện vận chuyển -Tiết kiệm tối đa điện năng, dễ dàng kết nối với nhiều thiết bị thơng minh gồm: Smartphone, máy tính, thẻ từ, - Sử dụng vào nhiều loại cơng trình từ bốt giao thơng tự động đến trạm thu phí, nhà để xe, bệnh viện, công ty, doanh nghiệp, -Thiết bị có giá thành khơng q cao -Thiết bị bị hư hỏng, bị hư hỏng dễ sửa chữa thời gian sửa chữa nhanh không tốn nhiều chi phí -Thời gian đóng/mở thiết bị cực nhanh, tầm nhìn rộng khơng bị cồng kềnh -Thiết bị nhập khẩu, chất lượng cao, sản xuất dây chuyền cơng nghệ đại, sơn tĩnh điện khó bong tróc chống chọi tốt với điều kiện thời tiết xấu 1.2.4 Nhược điểm: -Barie tự động ngăn người tự ra/vào cơng trình khơng sử dụng phương tiện giao thơng Vì trạm barie cơng trình quan trọng có người gác để nhắc nhở người lại -Cánh tay barie không đủ dài để che chắn cổng dài, chiều dài khoảng 10 mét Lúc barie gập tiện lợi 1.2.5 Phân loại Barie: -Barie tự động cần thẳng -Barie tự động cần gập -Barie rào chắn Hình Barie tự động 1.3 BARIE TÀU TỰ ĐỘNG 1.3.1 Định nghĩa Barie tàu: -Barie tàu tự động hay gọi rào chắn tự động, chắn an ninh, Sản phẩm thông minh hoạt động dựa vào nhận biết tín hiệu cảm biến xử lý tự động thiết bị điều khiển phát tín hiệu cảnh báo cho người tham gia đường Thanh chắn tự động xử lý nhiều trường hợp chủ quan người tham gia giao thông tàu thay đổi tốc độ CHƯƠNG LẬP TRÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH 4.1 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY Hình 4.1 Sơ đồ nối dây mơ hình 4.2 LƯU ĐỒ THUẬT TỐN □ừng hệ thịng Khỏi tạo P'AM = KB6T P'.1 trái = 1Ũ %T FWM ptiãi = 10%T .í -■■'C-B đau ■ ==□ _:i„ P'/.'M g iữa giã Ti c.1% PWN fo giârr 0.1%T FWM P'.VM phải giâm D.1%T PWM phải :B EJJC- trái pwy Z ưa tăng 0.1 %T P'/.'M == 10%T\ PWM trái lãng D.1XT Pi™ phái = 1«i,T, 4.3 GIAO DIỆN GIÁM SÁT TRẠM BARIE QUA WINCC Hình Giao diện trạm barie tự động Hình 4.3 Giao diện giám sát trạm barie tự động 4.4 ĐẦU VÀO, ĐẦU RA CỦA HỆ THỐNG Bảng 4.1 Đầu hệ thống Đầu Địa Ghi Q0.1 Đèn Q0.3 Đèn phải Q0.5 Đèn trái QW1000 Barie phải QW1002 Barie trái QW1004 Barie Bảng Đầu vào hệ thống Đầu vào Địa I0.0 I0.1 I0.5 I0.6 I0.7 I0.2 I0.3 I0.4 4.5 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC Ghi Stop Start Cảm biến trái đầu Cảm biến trái cuối Cảm biến đầu Cảm biến cuối Cảm biến phải đầu Cảm biến phải cuối 4.5.3 Chương trình trái Network 1: Networks: *quá_tr'nh_ ban'|3fáir.CV %Qữ.5 "đèn trái' %M0 ■Clodc.SHz" %H01 'Cock_JHz' HM10.2 'đen trái ngối' KII1H ’íèntráitrong' Network 6: "quả trịnh barie_phảir.cv %QI-3 "đèn phài" %MƠ.1 "Clock_5Hi" %MƠ.1 "Clock_5Hi" %M10 "đèn phai ngoài" %M10.3 "đèn phải trong" ■/ - 4.6 KẾT LUẬN 4.6.1 Mục tiêu: - Tìm hiểu tổng quan hệ thống đường sắt trạm barie hệ thống giao thông -Tìm hiểu tổng quan ngun lí hoạt động PLC S7-1200 -Tìm hiểu phần mềm TIA Portal V16 chương trình điều khiển giám sát WinCC -Tìm hiểu phần cứng nguyên lí hoạt động thiết bị dùng mơ hình -Xây dựng lưu đồ thuật tốn, sơ đồ nối dây -Viết chương trình 4.6.2 Kết thực hiện: -Trình bày tổng quan hệ thống đường sắt trạm barie hệ thống giao thơng -Trình bày -Trình bày ngun lý hoạt động cảm biến, động servo -Xây dựng lưu đồ thuật tốn -Xây dựng chương trình -Nắm nguyên lý vận hành trạm barie cảm biến dùng mơ hình -Qua áp dụng cho trường hợp khác đáp ứng nhu cầu thiết yếu xã hội > Từ ứng dụng ta áp dụng mơ hình vào việc giáo dục cho ngành học thuộc chuyên môn kĩ thuật trường đại học, cao đẳng, trung cấp 4.6.3 Hướng phát triển: -Trong tương lai, mơ hình hệ thống nghiên cứu sâu để đưa hệ thống vào ứng dụng thực tế lĩnh vực thuộc hệ thống giao thơng nói chung giao thống đường sắt nói riêng -Mong đề tài bạn sinh viên khóa sau tiếp tục thực yêu cầu khắc phục hạn chế đề tài này, để tạo hệ thống có chất lượng cao phục vụ cho sản xuất đời sống xã hội 4.7 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.7.1 Ưu điểm - Khảo sát tồn mơ hình điều khiển, giám sát trạm barie đường sắt tự động nắm ngun lý hoạt động mơ hình -Lập trình chương trình phần mềm TIA Portal V16 cho việc điều khiển giám sát trạm barie tự động mơ hình -Sử dụng phần mềm TIA Portal chương trình điều khiển giám sát WinCC -Tìm hiểu kiến thức nguyên lý hoạt động, thành phần PLC S7-1200 4.7.2 Nhược điểm: -Chưa hiểu hết ngun lí hoạt động mơ hình, cịn nhiều hạn chế nghiên cứu áp dụng vào thực tế -Chưa tìm hiểu sâu vào chương trình thuật tốn sơ đồ đấu dây, nhiều thiếu sót q trình tìm hiểu TÀI LIỆU THAM KHẢO [ ] Trường đại học Sư phạm kỹ thuật - Giaso trình điều khiển logic - PLC [ ] www.nghiepvu.dsvn.vn [ ] www.thegioidienco.vn [ ] www.plcmitsubishi.com [ ] www.barietudongthongminh com NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN Đánh giá Báo cáo đồ án tốt nghiệp: /10 điểm ... đến trạm 3.2 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO MƠ HÌNH 3.2.1 Hệ thống đường ray tàu hỏa: o Hình 3.1 Hệ thống đường ray Để thiết kế mơ hình điều khiển, giám sát trạm Barie điều khiển đường tàu hỏa tự động. .. tay barie không đủ dài để che chắn cổng dài, chiều dài khoảng 10 mét Lúc barie gập tiện lợi 1.2.5 Phân loại Barie: -Barie tự động cần thẳng -Barie tự động cần gập -Barie rào chắn Hình Barie tự động. .. tiêu: + Ứng dụng điều khiển động servo vào mơ hình điều khiển giám sát trạm Barie đường tàu hỏa tự động + Ứng dụng động servo để xác định vị trí mong muốn, mơ hệ thơng hoạt động phần mềm Tiaportal