I. MỘT SỐ CHƯƠNG TRèNH Mễ PHỎNG
1.1.1. Giới thiệu chương trỡnh S7-PLC SIM
Phần mềm S7-PLC SIM cho phộp người sử dụng chạy và kiểm tra chương trỡnh trờn mụ phỏng của thiết bị điều khiển khả trỡnh PLC, mà chương trỡnh đú cú trong mỏy tớnh cỏ nhõn hay là chương trỡnh được thiết kế (như là trờn PG 740). Người sử dụng khụng cần cú sự kết nối với phần cứng S7 (CPU hay cỏc ngừ vào/ra) bởi vỡ chương trỡnh mụ phỏng cú đầy đủ trong phần mềm STEP 7. Với chương trỡnh mụ phỏng S7-PLC, người sử dụng cú thể kiểm tra và thỏo gỡ cỏc chương trỡnh của cả S7-300, S7-400 và trờn WINLC. S7-PLC SIM cung cấp cỏc cửa sổ quan sỏt đơn giản và cho phộp thay đổi cỏc thụng số khỏc nhau của chương trỡnh (như là cỏc ngừ vào tắt hay bật).
1.1.2. Cỏc bước thực hiện mụ phỏng bằng chương trỡnh S7 - PLC SIM
Nếu bạn cú một chương trỡnh S7-PLC SIM mới, hóy theo những chỉ dẫn của nhà sản xuất sẽ giỳp cho bạn trong những bước khởi đầu. Hóy “click” vào biểu tượng màu xanh để cú thờm nhiều thụng tin:
- 102 -
2. Nhấn vào biểu tượng hay chọn vào cửa sổ Options Simulate Module sẽ giỳp khởi động chương trỡnh S7-PLC SIM kết nối với CPU mở ra màn hỡnh quan sỏt.
3. Trờn màn hỡnh của S7-PLC SIM sẽ cú một bộ mụ phỏng CPU với đầy đủ cỏc cụng tắc và cỏc đốn Led bỏo trạng như trờn một bộ PLC S7 thật và trờn thanh cụng cụ cú cỏc biểu tượng để cú thể lấy ra cỏc cửa sổ quan sỏt của cỏc thiết bị như: ngừ vào/ra, cỏc Bit nhớ trung gian, cỏc Counter, cỏc Timer, cỏc thanh ghi trạng thỏi, thanh ghi tớch luỹ, …
4. Từ SIMATIC Manager, ”click” vào biểu tượng hay chọn cửa sổ PLC
Download để tải một khối chương trỡnh xuống PLC mụ phỏng.
5. Từ sự kết nối của S7-PLC SIM, cú thể tạo ra cỏc cỏch quan sỏt màn hỡnh mụ phỏng PLC:
a. “Click” vào biểu tượng hay lựa chọn cửa sổ Insert Input Variable để lấy cửa sổ hiển thị giỏ trị ngừ vào (từ IB0).
b. “Click” vào biểu tượng hay lựa chọn cửa sổ Insert Output Variable để lấy cửa sổ thứ hai là cửa sổ hiển thị giỏ trị ngừ ra (từ QB0).
c. “Click” vào biểu tượng hay lưạ chọn cửa sổ InsertTimerđể lấy cửa sổ hiển thị Timer xuống màn hỡnh . Ta cú thể lấy cỏc thiết bị khỏc như Counter, thanh ghi tớch luỹ, …
Hỡnh 3.2: Cỏc cửa sổ vào, ra và timer
- 103 -
6. “Click” vào RUN hay RUN-P trong hộp kiểm tra để đưa CPU mụ phỏng vào chế độ RUN.
Hỡnh 3.3: Màn hỡnh mụ phỏng S7 – PLC SIM
Như vậy chương trỡnh mụ phỏng S7-PLC SIM cơ bản cú thể cho ta thực hiện mụ phỏng và quan sỏt mụ phỏng dưới 2 dạng chớnh:
Mụ phỏng và quan sỏt trờn màn hỡnh mụ phỏng.
Mụ phỏng và quan sỏt trực tuyến trờn màn hỡnh soạn thảo “LAD/STL/FBD”:
Hỡnh 3.4: Mụ phỏng dựng sơ đồ LAD Hỡnh 3.5: Mụ phỏng dựng sơ đồ FBD
1.2. Chương trỡnh mụ phỏng SPS-VISU
SPS-VISU đõy là một phần mềm của hóng SIEMENS-AG (CHLB Đức) sản xuất vào năm 1997. Đõy là phần mềm mụ phỏng cho cỏc chương trỡnh SIMATIC S5 và S7 từ 300 trở lờn cho phộp thực hiện mụ phỏng cỏc chương trỡnh PLC S7 bằng hỡnh ảnh trờn mỏy tớnh cỏ nhõn.
SPS-VISU là một chương trỡnh giả lập mụ phỏng quy trỡnh bằng một phần mềm SPS (PLC) đó được tớch hợp. Bằng cỏch này SPS-VISU cú khả năng điều chỉnh hệ thống thiết bị trờn màn hỡnh và sau đú kết nối thiết bị này vào mụ phỏng.
- 104 -
So với chương trỡnh mụ phỏng PLC S7 SIM chỉ cho phộp mụ phỏng chương trỡnh S7 bằng việc quan sỏt sự tỏc động của cỏc giỏ trị vào/ra để kiểm tra tớnh hiệu quả của chương trỡnh, thỡ chương trỡnh SPS-VISU cho phộp xõy dựng một hệ thống thiết bị giống thực tế trờn màn hỡnh mỏy tớnh cỏ nhõn và mụ phỏng
chương trỡnh bằng sự hoạt động mụ phỏng của cỏc thiết bị, người sử dụng cú thể quan sỏt được hoạt động của cỏc thiết bị từ đú cú thể kiểm tra tớnh hiệu quả của mụ hỡnh và cỏc chương trỡnh S7 đó viết.
II. Mễ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG VISUAL BASIC 6.0
2.1. Giới thiệu chương trỡnh Visual Basic 6.0
Visual Basic 6.0 (VB) [7][8], là một ngụn ngữ lập trỡnh hướng đối tượng trực quan trờn mụi trường Windows. VB cung cấp một bộ cụng cụ hoàn chỉnh để đơn giản húa việc triển khai lập trỡnh ứng dụng, cú thể núi đõy là cỏch nhanh và tốt nhất để học và lập trỡnh ứng dụng trờn Microsoft Windows.
Phần "Visual- Trực quan" đề cập đến phương phỏp được sử dụng để tạo giao diện đồ họa người dựng (GUI - Graphical User Interface). VB cú sẵn rất nhiều những bộ phận trực quan gọi là cỏc điều khiển (Controls) mà người lập trỡnh cú thể sắp đặt vị trớ và quyết định cỏc đặc tớnh của chỳng trờn một khung giao diện màn hỡnh, gọi là form.
Phần "Basic" đề cập đến ngụn ngữ BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code), một ngụn ngữ lập trỡnh đơn giản, dễ học.
Hỡnh 3.7: Màn hỡnh khởi động VB6.0
- 105 -
2.1.1. Cỏc thanh cụng cụ chớnh của chương trỡnh
Sau khi cài đặt VB, cú thể khởi động từ thanh tỏc vụ của Windows như sau:
Start | Programs | Microsoft Visual Studio 6.0 | Microsoft Visual Basic 6.0.
Để bắt đầu một ứng dụng mới, từ thẻ New, chọn Standard EXE, nhấn Open.
Hỡnh 3.8: Giao diện chương trỡnh VB6.0
Cú rất nhiều cỏc thành phần trong mụi trường làm việc của VB. Ở mức đơn giản nhất cú 5 thành phần trong hỡnh trờn đú là:
(1). Thanh thực đơn và thanh cụng cụ chuẩn của VB;
(2). Cửa sổ Project Explorer – nơi quản lý toàn bộ cỏc thành phần mà người lập trỡnh đó làm được trờn dự ỏn của VB hiện thời.
(3). Biểu mẫu Form – nơi thường dựng để thiết kế cỏc hộp thoại, cửa sổ - giao diện của người sử dụng với ứng dụng phần mềm;
(4). Thanh cụng cụ ToolBox- nơi chứa cỏc điều khiển (Control) giỳp người lập trỡnh dễ dàng tạo ra những giao diện thõn thiện và lập trỡnh trờn chỳng một cỏch thuận lợi, đa năng;
(5). Cửa sổ Properties – nơi để thiết lập cỏc thuộc tớnh cho những đối tượng, những điều khiển trong quỏ trỡnh làm việc trờn VB.
- 106 -
2.1.2. Soạn thảo chương trỡnh điều khiển
Soạn thảo chương trỡnh bao gồm tập hợp cỏc cụng việc về thiết kế, cài đặt cỏc chức năng của ứng dụng. Cú 2 phần việc chớnh trong soạn thảo chương trỡnh là thiết kế giao diện và gài đặt thủ tục.
1. Thiết kế giao diện
Là việc sử dụng cỏc điều khiển (Controls), cỏc đối tượng (Objects) cũng cỏc kỹ năng, kỹ thuật cần thiết để tạo ra cỏc giao diện sử dụng phần mềm. VB là ngụn ngữ lập trỡnh trực quan, nờn việc tạo ra cỏc giao diện sử dụng cũng được thực hiện một cỏch trực quan, dễ dàng hầu hết bằng cỏch sử dụng con chuột. Cỏch làm như sau:
Bước 1: Xỏc định đỳng cỏc điều khiển cần sử dụng cho cỏc đối tượng cần thiết kế trờn giao diện.
Bước 2: Dựng chuột đưa cỏc điều khiển từ thanh cụng cụ ToolBox lờn Form cần thiết kế. Việc này thực hiện đơn giản như vẽ một khối hỡnh.
Nếu khụng thấy xuất hiện thanh cụng cụ, cú thể gọi chỳng ra bằng lệnh View |Toolbox
Bước 3: Thiết lập cỏc thuộc tớnh phự hợp cho cỏc đối tượng trờn giao diện thụng qua cửa sổ Properties.
Nếu khụng thấy xuất hiện cửa sổ Properties, cú thể gọi chỳng ra bằng lệnh
View | Properties Windows hoặc nhấn
phớm chức năng F4.
Hỡnh 3.9: Thanh cụng cụ Toolbox
- 107 -
2. Càiđặt thủ tục
Khỏc với cỏc ngụn ngữ lập trỡnh trờn DOS như Pascal hoặc C. Việc lập trỡnh (viết mó lệnh) trờn VB đa dạng hơn, đặc biệt với cỏc điều khiển được thiết kế trờn form, việc lập trỡnh đa phần là viết cỏc thủ tục đỏp ứng cỏc sự kiện.
2.1.3. Sơ lược về thiết kế chương trỡnhđiều khiển
Controls là những đối tượngđược dựng để thiết kế giao diện trong những ngụn ngữ lập trỡnh trực quan. Trong VB, cỏc đối tượng Controls được đặt trờn thanh cụng cụ ToolBox mà lập trỡnh viờn cú thể lấy từ đõy ra để thiết kế lờn cỏc mẫu giao diện (Forms) hoặc bỏo cỏo (Report). Mỗi Control được xem như là một đối tượng (Object), cú 3 thành phần cơ bản sau:
1. Tập thuộc tớnh
Thuộc tớnh (Properties) là cỏc thành phần mụ tả tớnh chất một đối tượng. Mỗi thuộc tớnh luụn cú một giỏ trị xỏc định.Cú 2 cỏch để thiết lập giỏ trị thuộc tớnh cho một đối tượng:
a. Thiết lập trực tiếp qua cửa sổ Properties
Cỏch này chỉ thực hiện ở chế độ thiết kế giao diện (Design view). Muốn thiết lập thuộc tớnh cho đối tượng nào, hóy chọn đối tượng đú bằng chuột rồi kớch hoạt cửa sổ Properties như hỡnh 3.10. Cửa sổ trờn hiển thị và cho phộp thiết lập cỏc thuộc tớnh của đối tượng Label2, đối tượng này thuộc điều khiển Lablel. Danh sỏch bờn trỏi cửa sổ hiển thị tờn cỏc thuộc tớnh, danh sỏch bờn phải cửa sổ hiển thị và cho phộp thiết lập giỏ trị cỏc thuộc tớnh tương ứng bờn trỏi.
b. Thiết lập thuộc tớnh bằng mó lệnh
Phương phỏp này dựng thiết lập thuộc tớnh cho cỏc đối tượng khi chương trỡnh đang chạy (Running time), cỏch thiết lập như sau: <tờn đối tượng>.<tờn thuộc
- 108 -
2. Một số thuộc tớnh hay gặp
+ Thuộc tớnh Name
Thuộc tớnh Name cho biết tờn gọi của đối tượng. Giỏ trị thuộc tớnh này khụng được chứa dấu cỏch. Trờn một cửa sổ thiết kế giao diện giỏ trị thuộc tớnh Name của mỗi đối tượng là duy nhất.
+ Thuộc tớnh Caption: để hiển thị văn bản (Text) trờn đối tượng. Hầu hết cỏc đối
tượng cú văn bản đi kốm đều cú thuộc tớnh này như: Label, Checkbox, Frame, Command.
+ Thuộc tớnh Appearance: chọn cỏch thức hiển thị đối tượng theo kiểu nào? Cú 2 cỏch thức để chọn lựa: 0 là kiểu mảng phẳng, 1 là kiểu ba chiều.
+ Thuộc tớnh Backcolor: thiết lập màu nền hiển thị trờn đối tượng. Cú đa màu sắc
để chọn lựa trờn bảng màu khi nhấn chuột lờn thuộc tớnh này.
+ Thuộc tớnh Enable: thuộc tớnh này để cho phộp làm việc hay khụng được phộp
làm việc (cấm) trờn đối tượng nào đú.
+ Thuộc tớnh Visible: thuộc tớnh này cho phộp hiển thị (Visible = True) hoặc ẩn
(Visible = False) một đối tượng nào đú khi chương trỡnh đang chạy. Khi đối tượng bị Visible = False, thực tế đối tượng vẫn tồn tại trờn form, vẫn hoạt động, chỉ khỏc một điều là nú hiển thị dưới dạng ẩn, người dựng khụng nhỡn thấy được.
+ Thuộc tớnh Height: hiển thị và cho phộp thiết lập chiều cao của đối tượng.
+Thuộc tớnh With: cho phộp và hiển thị chiều dài của đối tượng.
2.2. Chương trỡnh mụ phỏng hệ thống tớn hiệu giao thụng
Chương trỡnh mụ phỏng cú giao diện và đặc tớnh của giao diện được thiết kế trờn phần mềm VB 6.0 kết hợp với chương trỡnh PLC được lập trỡnh trờn phần mềm Step 7-300. Khi hoạt động chương trỡnh lập trỡnh trờn VB 6.0 sẽ điều khiển và gọi chương trỡnh PLC đó được tải xuống PLC sim (một PLC ảo của Step7 cú vai trũ như PLC thật).
- 109 -
2.2.1. Thiết kế bảng hệ thống điều khiển
Bảng điều khiển gồm:
- Cụng tắc ON/OFF để bật và tắt nguồn của hệ thống điều khiển.
- Cụng tắc Auto/Manua để chọn chế độ làm việc bằng tay (Chế độ kiểm tra cỏc trạng thỏi của cỏc đốn) và chế độ làm việc tự động.
- Cụng tắc High/Norman để chọn chế độ làm việc bỡnh thường và cao điểm.
- Nỳt nhấn Start để khởi động hệ thống hoạt động làm việc với chế độ đó chọn. - Nỳt nhấn Stop để dừng hoạt động của hệ thống.
- Nỳt nhấn Put check là nỳt nhấn để kiểm tra cỏc trạng thỏi đốn (cú chớn trạng thỏi) khi cụng tắc Auto/Manua ở chế độ làm việc bằng tay Manua.
- Nỳt nhấn Change để chọn thay đổi thời gian hoạt động của thống là ban ngày hay ban đờm.
2.2.2. Thiết kế giao diện hệ thống điều khiển
Giao diện của hệ thống điều khiển là một ngó tư giả định với sỏu tuyến và cú đường tàu chạy ngang qua một tuyến. Ngoài ra cú cỏc thiết thị điều khiển tớn hiệu giao thụng:
- Đốn trạng thỏi cỏc tuyến gồm 6 cột đốn.
- Đốn đi bộ qua cỏc đầu đường.
- Đốn bỏo tàu.
- Động cơ điều khiển rào chắn tàu.
- Cảm biến xỏc định tàu đang đến.
- 110 -
Hỡnh 3.12: Quang cảnh ngó tư cần điều khiển.
2.2.3. Một số chế độ làm việc của hệ thống điều khiển
Hỡnh 3.13: Chế độ kiểm tra cỏc trạng thỏi đốn
- 111 -
Hỡnh 3.15: Chương trỡnh cú thể thay đổi thời gian điều khiển
Hỡnh 3.16: Chế độ làm việc khi cú tàu
III. KẾT LUẬN
Trờn cơ sở phõn tớch một số phần mềm mụ phỏng chỳng tụi đó chọn Visual Basic 6.0 để mụ phỏng cỏc kết quả nghiờn cứu. Chương trỡnh mụ phỏng hệ điều khiển tớn hiệu giao thụng đó mụ tả đầy đủ hệ thống điều khiển của ngó tư gồm sỏu tuyến hoạt động theo hai chế độ, ba pha và hai pha.
- 112 -
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Giải quyết tỡnh trạng ựn tắc giao thụng của nước ta và một số nước trờn thế giới vẫn là một trong những vấn đề cấp bỏch cẫn xử lý. Việc nghiờn cứu ứng dụng PLC trong cỏc hệ thống điều khiển đũi hỏi tớnh linh hoạt và ổn đỡnh cao ngày càng nhiều. Sau một thời gian nghiờn cứu đề tài luận văn tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống
điều khiển đốn giao thụng sử dụng bộ điều khiển PLC đó hoàn thành cỏc mục tiờu
đó đặt ra ban đầu.
1. Kết quả đó đạt được của đề tài:
Chỳng tụi đó nghiờn cứu hoạt động của một ngó tư cần điều khiển từ đú đưa ra phương ỏn điều khiển hợp lý. Phương ỏn chỳng tụi chọn để điều khiển hệ thống là phương ỏn điều khiển theo trạng thỏi đốn. Phương ỏn này giỳp cho chương trỡnh điều khiển trở nờn linh hoạt, dễ dàng thay đổi chương trỡnh theo lưu lượng người tham gia giao thụng.
Xõy dựng sơ đồ thuật toỏn và hoàn thành chương trỡnh điều khiển cho hệ thống ở nhiều chế độ làm việc khỏc nhau khi lưu lượng người tham gia giao thụng thay đổi.
Xõy dựng sơ đồ bố trớ cỏc thiết bị và thiết kế mạch điện điều khiển, mạch đầu ra cho hệ thống.
Nghiờn cứu kết nối mạng thụng tin về lưu lượng người tham gia giao thụng của ngó tư cần điều khiển với cỏc ngó ba và ngó tư kế tiếp để người tham gia giao thụng cú thể lựa chọn hướng đi hợp lý giảm tỡnh trạng ựn tắc giao thụng.
Nghiờn cứu cấu tạo, hoạt động, của Camera và cỏc thiết bị trong hệ thống camera giỏm sỏt. Đưa ra sơ đồ mạng kết nối Camera giỏm sỏt giao thụng và cỏc trung tõm giỏm sỏt.
Xõy dựng xong chương trỡnh mụ phỏng hoạt động của ngó tư sử dụng phần mềm Visual Basic 6.0. Chương trỡnh mụ phỏng xõy dựng hoạt động linh hoạt, ổn định. Khẳng định tớnh chớnh xỏc của phương phỏp điều khiển cũng như chương trỡnh lập trỡnh đó viết.
- 113 -
Ngoài ra, trong luận văn đó trỡnh bày cụ thể cỏc thiết bị cần sử dụng từ cấu tạo, chức năng, cỏc thụng số của thiết bị, sơ đồ mạch đến cỏch đấu nối cỏc thiết bị khi chế tạo tủ điều khiển.
Với những yờu cầu và nhiệm vụ đó đạt được như trờn, Chỳng tụi tin rằng khi luận vănđược ứng dụng trong thực tế cú thể giải quyết được phần nào tỡnh trạng ựn tắc và tai nạn giao thụng ở nước ta hiện nay. Luận văn cũng là tài liệu tham khảo quan trọng cho bạn đọc quan tõm đến vấn đề điều khiển hệ thống đốn giao thụng và dựa vào đú cú thể chế tạo tủ điều khiển cho hệ thống tớn hiệu giao thụng.