Đồ án Viết chương trình điều khiển đèn giao thông cho một ngã tư theo 3 chế độ dựa theo đồng hồ thời gian thực tích hợp trong PLC S7 – 200 CPU 224:

Nội dung text: Đồ án Viết chương trình điều khiển đèn giao thông cho một ngã tư theo 3 chế độ dựa theo đồng hồ thời gian thực tích hợp trong PLC S7 – 200 CPU 224:

1. BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2: Đề tài: Viết chương trình điều khiển đèn giao thông cho một ngã tư theo 3 chế độ dựa theo đồng hồ thời gian thực tích hợp trong PLC S7 – 200 CPU 224: Yêu cầu: 1. Xây dựng mô hình lý thuyết cho đèn giao thông với 3 chế độ làm việc dựa trên thời gian thực tế: chế độ làm việc bình thường; chế độ làm việc ưu tiên cho một trục đường và chế độ làm việc đêm khuya. 2. Tính chọn thiết bị thực tế dựa trên mô hình xây dựng. 3. Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển 4. Tìm hiểu về PLC S7 – 200, CPU224 của hãng Siemens; Viết chương trình điều khiển cho mô hình đèn giao thông với PLC đó. 5. Kết nối với PLC với mô hình mô phỏng 6. Viết báo cáo đồ án môn học. Chú ý: Chương trình điều khiển được viết dưới dạng chương trình có cấu trúc (từ chương trình chính gọi các chương trình con tương ứng với các chế độ làm việc của đèn giao thông).
2. THỰC HIỆN: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Lệ Hà Lớp: LTCĐ ĐH DDT1 K2.
3. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH XÂY DỰNG ĐỒ ÁN PHẦN 1: XÂY DỰNG MÔ HÌNH LÝ THUYẾT ĐÈN GIAO THÔNG TẠI 1 NGÃ TƯ. 1. Phân tích mô hình và xây dựng số lượng đèn cho 1 ngã tư. Bao gồm: - 04 cụm đèn giao thông điều khiển cho 1 giao lộ của 2 hướng đường - 04 cụm đèn điều khiển giao thong cho phần đường người đi bộ 2 2 1 1 1 2 2 1 1 1 2 2 Bố trí đèn giao thong tại ngã tư. 2. Giản đồ thời gian cho các chế độ làm việc. Đây là các chu kỳ đèn được giả sử. Khi triển khai thực tế sẽ được điều chỉnh cho phù hợp với từng giao lộ cụ thể. Việc thay đổi các chu kỳ đèn thực hiện đơn giản trong phần mềm lập trình.
4. 53s 53s 50s 50s 3s 3s Hng 1 Đ b Đ b Xanh B Xanh B 53s 53s 50s 50s 3s 3s Hng 2 Đ b Đ b Xanh B Xanh B Giản đồ thời gian khi hoạt động ở chế độ bình thường 73s 73s 30s 30s 3s 3s Hng 1 Đ b Đ b Xanh B Xanh B 33s 33s 70s 70s Hng 2 3s Đ b 3s Đ b Xanh B Xanh B Giản đồ thời gian khi hoạt động ở chế độ ưu tiên 1 làn đường
5. 3s Hướng 1 3s Hướng 2 Giản đồ thời gian khi hoạt động ở chế độ ban đêm
6. PHẦN 2: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ THỰC TẾ. Dựa vào các phân tích và tính toán trong phần 1 ta tính toán số lượng thiết bị và chủng loại như sau: Số liệu tính toán sẽ được điều chỉnh cho sát với thực tế khi triển khai. Đây chỉ là các số liệu phỏng đoán do sinh viên tự đưa ra do không có điều kiện tiếp cận với các thiết bị thực tế đang bán trên thị trường. STT Tên thiết bị Số Mục đích sử dụng lượng 1 PLC: Simatic S7 200 Siemens CPU224 sử 01 bộ Điều khiển hệ thống dụng loại có đầu ra relay 2 Rơle điện áp cuộn hút AC220V, tiếp điểm 10 bộ Đóng cắt điện cho các 5A đèn Xanh, Vàng, Đỏ ở các chiều đường 3 Đèn giao thông: Loại đèn điều khiển xe 4 bộ cơ giới có tích hợp cả điều khiển phần đường người đi bộ 4 Hộp đựng thiết bị đủ chỗ cho lắp và đi 1 cái dây cho các thiết bị PLC, rơ le và máng đi dây. Sử dụng loại tủ có IP phù hợp để chống chịu điều kiện ngoài trời.
7. PHẦN 3: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN Begin Read_RTC Đọc giá trị thời gian thực trong PLC Thỏa mãn ĐK thời Thỏa mãn ĐK thời gian hoạt động gian hoạt động So sánh giá trị trong chế độ thường trong chế độ đêm Read_RTC với các giá trị như bảng TB1C Thỏa mãn ĐK thời gian hoạt động trong chế độ ưu tiên 1 làn đường Chương trình con Chương trình con Chương trình con hoạt động trong chế hoạt động trong chế hoạt động trong chế độ thườngC độ ưu tiên 1 làn độ đêm khuayC đườngC Cấp tín hiệu đóng điện cho các đèn Xanh, Vàng và Đỏ ở các chiều đường tương ứng.
8. Bảng TB1: Điều kiện so sánh để kích hoạt chế độ đèn STT Giờ tác dụng Chế độ tác dụng Ghi chú 1 00h00 – 05h59 Đêm khuya 2 06h00 – 08h59 Chế độ ưu tiên 1 làn đường 3 09h00 – 16h59 Chế độ bình thường 4 17h00 – 18h59 Chế độ ưu tiên 1 làn đường 5 19h00 – 21h59 Chế độ bình thường 6 22h00 – 23h59 Đêm khuya Vấn đề ổn định thời gian trong các chu kỳ làm việc cho các đèn Xanh, Đỏ là hết sức quan trọng nên khi chuyển chế độ làm việc từ chế độ Bình thường qua chế độ Ưu tiên 1 làn đường và ngược lại phải được thực hiện để không gây sai chu kỳ đèn (loạn chu kỳ) dẫn tới hỗn loạn trong tham gia giao thông. Trong phần triển khai lập trình sẽ có các biện pháp để hạn chế tối đa mọi trường hợp có thể dẫn tới loạn chu kỳ đèn.
9. PHẦN 4: MỤC 1: TÌM HIỀU VỀ PLC S7-200, CPU224 CỦA SIEMENS Do lượng kiến thức về PLC S7-200 là rất lớn không thể khái quát trong một vài trang giấy (30 trang bao gồm tất cả như yêu cầu của đầu bài) nên sinh viên sẽ chỉ khái quát các thông tin hết sức ngắn gọn mà không đi vào chi tiết nhằm giới thiệu về PLC S7 -200 CPU224 và các thông số để phù hợp với mục đích của Đồ án là điều khiển một hệ thống đèn giao thông tại một ngã tư. I. GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 PLC là từ viết tắt của Programable Logic Controller, đây là thiết bị điều khiển logic lập trình được, nó 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 Siemens, cấu trúc theo kiểu modul có các modul mở rộng. Thành phấn cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU212, CPU214, CPU224 . 1) Cấu trúc của CPU224 gồm: 4096 từ đơn (Word) để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ ghi/đọc được và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. 2560 từ đơn để lưu dữ liệu. 14 cổng vào logic và 10 cổng ra logic Có thể ghép nối thêm 7 modul mở rộng Tổng số cổng vào ra cực đại là 128 cổng vào và 128 cổng ra. 256 bộ tạo thời gian trễ, trong đó có 4 timer có độ phân giải 1ms, 16 timer có độ phân giải 10ms, 236 timer có độ phân giải 100ms. 256 bộ đếm được chia làm 2 loại, một loại chỉ đếm lên (CTU), một loại vừa đếm lên vừa đếm xuống (CTUD). 256 bit nhớ đặc biệt (lưu trạng thái bằng tụ hoặc pin) và 112 bít (lưu trong EEPROM) dùng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặc chế độ làm việc. 2 đầu vào tương tự độ phân giải 8 bit
10. Tốc độ thực hiện lệnh: 0.37µs cho 1 lệnh logic Tích hợp đồng hồ thời gian thực. Tích hợp cổng truyền thông RS-485 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 Dữ liệu không bị mất trong khoảng thời gian 190giờ kể từ khi PLC bị mất điện. 2) Mô tả các đèn báo trên PLC 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 sáng báo hiệu trạng thái của tín hiệu của cổng vào đang ở mức logic 1 ngược lại là mức logic 0. Đèn xanh Qx.x : đèn sáng báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng ra đang ở mức logic 1, ngược lại là mức logic 0. 3) Cổng truyền thông RS-485: Chân 1: nối đất. Chân 2: nối nguồn 24VDC. Chân 3: truyền và nhận dữ liệu. 5 4 3 2 1 Chân 4: không sử dụng. Chân 5: đất Chân 6: nối nguồn 5VDC Chân 7: nối nguồn 24VDC. 9 8 7 6 Chân 8: Truyền và nhận dữ liệu. Chân 9: không sử dụng. 4) Các ưu điểm của PLC so với mạch điện đấu dây thuần tuý: - Kích cỡ nhỏ. - Thay đổi thiết kế dễ dàng và nhanh khi có yêu cầu về kỹ thuật,qui trình công nghệ. - Có chức năng chẩn đoán lỗi và ghi đè. - Các ứng dụng của S7-200 có thể dẫn chứng bằng tài liệu. - Các ứng dụng được phân bố nhân bản nhanh chóng và thuận tiện. - S7-200 có thể điều khiển hàng lạt các ứng dụng khác nhau trong tự động hoá. Với cấu trúc nhỏ gọn,có khả năng mở rộng, giá rẻ và một tập lệnh Simatic mạnh của S7-