Tài liệu Nguyên Tắc Hoạt Động Đèn Giao Thông

ĐỀ TÀI: Nguyên Tắc Hoạt Động Đèn Giao Thông

--------& --------

Nhiệm Vụ Thiết Kế Tốt Nghiệp


Họ và Tên :
MSSV:
Niên Khoá:
Khoa: Điện.
Ngành: Điều khiển tự động.

1. Đầu đề thiết kế:

Thết Kế Hệ Thống Điều Khiển Đèn Giao Thông
Trên Micro PLC SIMATIC S7- 200
2. Các số liệu ban đầu:
.
.
.
.
.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
.
.
.
.
.

4. Các bản vẽ và đồ thị:
.
.
.
.
.
5. Cán bộ hướng dẫn:
Phần Tên Cán Bộ

. .
. .
. .
. .
. .

6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:.

7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Ngày Thỏng Năm
Chủ nhiệm bộ môn Cán bộ hướng dẫn




Học sinh đă hoàn thành
Ngày Thỏng Năm





LỜI CẢM ƠN

Sau quá tŕnh học tập và rèn luyện nghiệm túc tại Khoa Điện trường ĐHBKHN cùng với sự hướng dẫn và đôn đốc tận t́nh của Thầy giáo Nguyễn Doăn Phước , tôi đă hoàn thành Đồ án tốt nghiệp Cao đẳng.
Tôi xin chơn thành gửi lời cảm ơn sơu sắc đến Thầy Nguyễn Doăn Phước, người thầy đă động viên và giúp đỡ tôi nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để tôi vượt qua những ngày tháng khó khăn trong sự t́m ṭi hiểu biết về lĩnh vực mới để rồi cuối cùng hoàn thành được Đồ án tốt nghiệp ngày hôm nay.Một lần nữa xin được gửi lời cảm ơn đến Thầy,chúc Thầy luôn khoẻ mạnh và có được những tháng năm công tác tốt như thầy mong đợi.
Tôi xin chơn thành gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong bộ môn Điều Khiển Tự Động cũng như các thầy cô trong Khoa Điện và những người đă d́u dắt tôi ,cho tôi kiến thức chuyờn ngành và những kinh nghiệm quư báu để cùng với sự nỗ lực của bản thơn tôi đă hoàn thành đồ án tốt nghiệp ngày hôm nay.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đ́nh ,bạn bè và tất cả những người thơn của tôi đă tạo điều kiện và giúp đỡ tôi rất nhiều để tôi có được kết quả đồ án ngày hôm nay.
Một lần nữa xin cảm ơn tất cả mọi người .















LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đơy cùng với sự phát triển của nền kinh tế là tốc độ ra tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông. Sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện giao thông đă dẫn đến t́nh trạng tắc nghẽn giao thông xảy ra rất thường xuyên .Vấn đề đặt ra ở đơy là làm sao để đảm bảo giao thông thông suốt và sử dụng đèn điều khiển giao thông ở những ngă tư ,những nơi giao nhau của các làn đường là một giải pháp .
Để viết chương tŕnh điều khiển đèn giao thông ta có thể viết trên nhiều hệ ngôn ngữ khác nhau . Nhưng với những ưu điểm vượt trội của PLC S7- 200 như : giá thành hạ , dễ thi công , sửa chữa , chất lượng làm việc ổn định linh hoạt .nên ở đơy tôi đă chọn hệ thống điều khiển có thể lập tŕnh được PLC (Programmble Logic Control) với ngôn ngữ lập tŕnh của S7 – 200 để viết chương tŕnh điều khiển đèn giao thông .
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế và những ham muốn hiểu biết về về lĩnh vực này , tôi xin chọn đề tài làm đồ án tốt nghiệp về : ‘’ Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông trên Micro PLC SIMATIC S7 – 200 ‘’ . Mục đích của đề tài này là hiểu biết về các thiết bị tự động hoá , các giải pháp tự động hoá tích hợp toàn diện thông qua PLC S7 – 200 và quan trọng nhất là những ứng dụng của PLC trong cuộc sống ( Điều khiển đèn giao thông , tự động hoá trong mọi lĩnh vực của ngành sản xuất .)
Báo cáo về đề tài gồm 3 phần chính:
Chương 1: Nguyên Tắc Hoạt Động Đèn Giao Thông
Trong chương này chủ yếu tŕnh bầy về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đèn giao thông .
Chưong 2 : Công Cụ Thực Hiện Bài Toán .Nội dung chủ yếu về giới thiệu cấu tạo phần cứng của PLC S7 – 200 , các hệ lệnh cơ bản và Mircowin.
Chương 3 : Chương Tŕnh Điều Khiển Đèn Giao Thông Bằng S7 -200 .







MỤC LỤC

Trang
Chương 1:NGUYấN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA ĐẩN GIAO THễNG 6

1.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đèn giao thông 6

1.2 Giản đồ thời gian cho từng đèn . 7

1.3 ‘’ Làn Xanh ‘’ . 8

Chương 2 : CễNG CỤ THỰC HIỆN BÀI TOÁN . 9

2.1 Thiết bị điều khiển logic khả tŕnh PLC S7 – 200 9

2.1.1 Cấu h́nh cứng 10

2.1.2 Cấu trúc bộ nhớ . 13

2.1.3 Mở rộng ngơ vào/ra: . 17

2.1.4 Thực hiện chương tŕnh: 18

2.1.5 Ngôn ngữ lập tŕnh S7 – 200 22

2.2 Microwin 40

2.2.1 Cài đặt STEP7 – Micro/ Win . 40

2.2.2 Soạn thảo một Project 41

Chương 3 : CHƯƠNG TR̀NH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG . 44

3.1 Bài toán 44

3.2 Sơ đồ khối của chương tŕnh 46

3.3 Cài đặt chương tŕnh cho S7 – 200 48




Chương 1:NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA ĐÈN GIAO THÔNG1.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đèn giao thông


Mô h́nh đèn giao thông ở ngă tư.

Cấu tạo
Hệ thống đèn giao thông hay là đèn điều khiển giao thông gồm hai cột đèn chớnh được lắp đặt tại hai đầu của hai làn đường khác nhau ở ngă tư. Mỗi một cột đèn gồm 6 đèn đó là 3 đèn chớnh gồm: đèn xanh, đèn đỏ và đèn đỏ; 2 đèn phụ là 2 đèn


dùng điều khiển làn đường dành cho người đi bộ: đèn xanh người đi bộ và đèn đỏ người đi bộ.
Ngoài ra, mỗi một hệ thống đèn có một hộp điều khiển từ đó sẽ phát ra tín hiệu điều khiển đèn. Tín hiệu điều khiển của đèn từ CPU thông qua các cổng ra rồi đến các rơle, rồi qua hệ thống dơy nối đến các đèn.
Nguyên tắc hoạt động
Cơ chế hoạt động của đèn giao thông thật ra rất đơn giản: Khi đèn của làn đường 1(đx1) được bật sáng th́ cùng lúc đó đèn đỏ của làn đường 2 (đđ2), đèn đỏ cho người đi bộ ở làn đường 1(đđn1), đèn xanh người đi bộ làn đường 2 (đxn2) cũng được bật sáng.Sau một khoảng thời gian nhất định đx1 tắt,đèn vàng 1(đv1) được bật lên .
Khi đv1 tắt th́ đđ2, đđn1,đxn2 mới tắt cùng lúc đó đèn xanh 2(đx2) , đèn đỏ 1(đđ1),đèn đỏ cho người đi bộ 2(đđn2), đèn xanh cho người đi bộ 1(đxn1) được bật sáng.
Lúc đèn vàng 2(đv2) được bật lên cũng là lúc đx2 tắt ,đv2 tắt chu ḱ được lập lại với đđ2,đx1

1.2 Giản đồ thời gian cho từng đèn Với một chu kỳ đèn bất kỳ ta có giản đồ thời gian hoạt động của từng đèn như sau:


1.3 ‘’ Làn Xanh ‘’Khái niệm đèn xanh được đề cập đến ở đơy chớnh là làm thế nào để phương tiện tham gia giao thông có thể gặp hai đèn xanh liên tiếp ở hai ngă tư liền nhau. Muốn được như vậy chúng ta phải làm sao cho chu kỳ của đèn ở ngă tư tiếp theo phù hợp với tốc độ của phương tiện và khoảng cách giữa hai ngă tư. Và giải pháp tôi đề cập ở đơy là ở ngă tư thứ hai ta lắp đặt một Timer có tác dụng tạo thời gian trễ của chu kỳ đèn thứ hai so với đèn thứ nhất phù hợp.
Bài toán đèn giao thông trong đồ án này chưa đề cập đến ‘’ làn xanh ‘’ mà chỉ là chương tŕnh cho điều khiển cho một ngă tư.
Chương 2 : CÔNG CỤ THỰC HIỆN BÀI TOÁN2.1 Thiết bị điều khiển logic khả tŕnh PLC S7 – 200 Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển một dây chuyền, một thiết bị máy móc công nghiệp người ta thực hiện kết nối các linh kiện điều khiển rời (rơle, timer, contactor ) lại với nhau tuỳ theo mức độ yêu cầu thành một hệ thống điện điều khiển. Công việc này khá phức tạp trong thi công, sửa chữa bảo tŕ do đó giá thành cao. Khó khăn nhất là khi cần thay đổi một hoạt động nào đó.
Một hệ thống điều khiển ưu việt mà chúng ta phải chọn được điều khiển cho một máy sản xuất cần phải hội đủ các yêu cầu sau: giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt Từ đô hệ thống điều khiển có thể lập tŕnh được PLC (Programable Logic Control) ra đời đă giải quyết được vấn đề trên.
Thiết bị điều khiển lập tŕnh đầu tiên đó được những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này cũn khỏ đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống. V́ vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập tŕnh cho hệ thống c̣n khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập tŕnh ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập tŕnh.
Để đơn giản hóa việc lập tŕnh, hệ thống điều khiển lập tŕnh cầm tay (programmable controller handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập tŕnh (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá tŕnh vận hành, các nhà thiết kế đă từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: dạng lập tŕnh dùng giản đồ h́nh thang. Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC cũn cú thờm khả năng vận hành với những thuật toán hổ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (data manipulation). Do sự phát triển của loại màn h́nh dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập tŕnh cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn. Ngoài ra các nhà thiết kế c̣n tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ. Tốc độ xử lư của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lư tốt với những chức năng phức tạp, số lượng cổng ra/vào lớn.
Một PLC có đầy đủ các chức năng như: bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi (register) và tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển phức tạp khác nhau. Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ thuộc vào chương tŕnh nằm trong bộ nhớ, nó luụn cập nhật tín hiệu ngơ vào, xử lư tín hiệu để điều khiển ngơ ra.


Những đặc điểm của PLC:
-Thiết bị chống nhiễu.
-Có thể kết nối thờm cỏc modul để mở rộng ngơ vào/ra.
-Ngôn ngữ lập tŕnh dễ hiểu.
-Dễ dàng thay đổi chương tŕnh điều khiển bằng máy lập tŕnh hoặc máy tính cá nhân.
-Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ.
-Bảo tŕ dễ dàng.