Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài điều khiển hệ thống đèn giao thông tại ngã tư. Yêu cầu sử dụng plc S7300 với hàm FB, kết nối với WinCC để giám sát và điều khiểnTrong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế là sự ra tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông. Sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện giao thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy ra rất thường xuyên. Vấn đề đặt ra ở đây là làm thế nào để đảm bảo giao thông thông suốt và sử dụng đèn giao thông ở những ngã tư, những nơi giao nhau của các làn đường là một giải pháp. Để viết chương trình điều khiển đèn giao thông ta có thể viết trên nhiều hệ ngôn ngữ khác nhau và với những thiết bị điều khiển khác nhau. Nhưng với ưu điểm vượt trội của PLC S7300 và Win CC như: giá cả hợp lí, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng ổn định, linh hoạt dễ dàng lập trình điều khiển …. Nên ở đây chúng em chọn hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC (Programmble Logic Control) với ngôn ngữ lập trình của S7300 để viết chương trình điều khiển đèn giao thông và điều khiển giám sát bằng Win CC. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế và những ham muốn hiểu biết về lĩnh vực này, chúng em xin làm về đề tài: “Thiết kế giao diện cho mô hình điều khiển giám sát đèn tín hiệu giao thông sử dụng phần mềm WinCC và bộ điều khiển PLC S7300 – sử dụng khối hàm FB ”. Mục đích của đề tài là hiểu biết về các thiết bị tự động hóa, các giải pháp tự động hóa tích hợp thông qua PLC S7 300 và thiết kế giao diện bằng phần mềm WinCC và quan trọng nhất là những ứng dụng của PLC và WinCC trong thực tế cuộc sống và các lĩnh vực của ngành sản xuất.
BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Bài tập lớn môn học: HỆ THỐNG SCADA, DCS VÀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP Họ và tên HS-SV : NỘI DUNG Thiết kế giao diện cho mô hình điều khiển giám sát đèn tín hiệu giao thông sử dụng phần mềm WinCC và bộ điều khiển PLC S7-300 – sử dụng khối hàm FB PHẦN THUYẾT MINH Chương 1- Tổng quan về mô hình điều khiển giám sát đèn tín hiệu giao thông Chương 2- Thiết kế phần mềm điều khiển Chương 3- Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Chương 4- Kết quả mô phỏng Ngày giao đề :05/10/2015 Ngày hoàn thành: 10/12/2015 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN HOÀNG QUỐC XUYÊN LỜI NÓI ĐẦU 1 Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế là sự ra tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông Sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện giao thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy ra rất thường xuyên Vấn đề đặt ra ở đây là làm thế nào để đảm bảo giao thông thông suốt và sử dụng đèn giao thông ở những ngã tư, những nơi giao nhau của các làn đường là một giải pháp Để viết chương trình điều khiển đèn giao thông ta có thể viết trên nhiều hệ ngôn ngữ khác nhau và với những thiết bị điều khiển khác nhau Nhưng với ưu điểm vượt trội của PLC S7-300 và Win CC như: giá cả hợp lí, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng ổn định, linh hoạt dễ dàng lập trình điều khiển … Nên ở đây chúng em chọn hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC (Programmble Logic Control) với ngôn ngữ lập trình của S7-300 để viết chương trình điều khiển đèn giao thông và điều khiển giám sát bằng Win CC Xuất phát từ những yêu cầu thực tế và những ham muốn hiểu biết về lĩnh vực này, chúng em xin làm về đề tài: “Thiết kế giao diện cho mô hình điều khiển giám sát đèn tín hiệu giao thông sử dụng phần mềm WinCC và bộ điều khiển PLC S7-300 – sử dụng khối hàm FB ” Mục đích của đề tài là hiểu biết về các thiết bị tự động hóa, các giải pháp tự động hóa tích hợp thông qua PLC S7- 300 và thiết kế giao diện bằng phần mềm WinCC và quan trọng nhất là những ứng dụng của PLC và WinCC trong thực tế cuộc sống và các lĩnh vực của ngành sản xuất 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT ĐÈN TÍN HIỆU GIAO THÔNG I GIỚI THIỆU CHUNG CỦA HỆ THỐNG Với hiện trạng giao thông của Việt Nam nói chung cũng như của Hà Nội nói riêng là rất phức tạp Đây vẫn còn đang là một bài toán khó của các ngành chức năng của Thành Phố Do nhu cầu giao thương, buôn bán cũng như đi lại của người dân tăng lên cũng theo đó là sự gia tăng của các phương tiện giao thông Trong khi đó, cơ sở hạ tầng giao thông của Thành Phố còn chưa đủ để đáp ứng được như cầu lớn như vậy Đó là lý do chúng ta luôn cảm thấy mệt mỏi khi tham gia giao thông ở Việt Nam, nhất là vào giờ cao điểm Theo thống kê thì vấn đề ác tắc giao thông làm thiệt hại cho nền kinh tế Việt Nam hàng trăm tỷ đồng mỗi năm Một trong những bài toán để giải quyết vấn đề trên là phải cần có các Hệ thống đèn điều khiển giao thông thông minh, tiện lợi, giúp phần nào giải tỏa được áp lực giao thông trong Thành Phố… Thay thế những hệ thống giao thông đã cũ, thời gian cho các đèn được điều khiển linh hoạt hơn tùy thuộc vào lưu lượng giao thông và hiện đại hóa chúng, nâng cao tính điều khiển cũng như giám sát trực tiếp hiện trang giao thông mỗi ngày, để chúng ta có thể ổn định được trật tự giao thông hơn… Hiện nay sự tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới diễn ra nhanh chóng, với sự ra đời của hàng loạt những sản phẩm mới ứng dụng những tiến bộ ở những nước phát triên.Đặc biệt trong những năm gân đây kĩ thuật điêu khiên phát triên mạnh mẽ, có nhiêug công nghệ điều khiên mới được ra đời đê thay thế cho những công nghệ đã lỗi thời Để bắt kịp với tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới cùng như đáp ứng yêu cầu CNH_HĐH đất nước thì ngành công nghiệp Việt Nam đang thay đôi nhanh chóng, công nghệ và thiết bị hiện đại đang dần dần được thay thế các công nghệ lạc hậu và thiết bị cũ Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập 3 trình PLC, Vi xử lý, điện khí nén, điện tử Đang được úng dụng rộng rãi trong công nghiệp như các dây truyền xản xuất nước ngọt, chế biến thức ăn gia xúc, máy điều khiên theo chương trình CNC, các hệ thống đèn giao thông, các hệ thống báo động Trong các trường đại học, cao đẳng và các trường trung học đã và đang đưa các thiết bị hiện đại có khả năng lập trình được vào giảng dạy Một trong những loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ và đảm bảo có độ tin cậy cao là hệ thống điều khiến tự động PLC Với đề tài “Thiết kế mô hình hệ thống điều khiến đèn giao thông” Chúng em đã vận dụng được những ưu điểm của hệ thông điều khiển này có hiệu quả cao Điều đặc biệt là ý tưởng này được ứng dụng trong thực tế rất nhiều Bởi vì hiện trạng giao thông Việt Nam còn rất thô sơ, lạc hậu, người tham gia giao thông không đi theo đúng nguyên tắc nào mới đẫn đến tắc đường, tai nạn II Những hình ảnh minh họa thực tế Hình 1: Cảnh ùn tắc giao thông khi đèn giao thông ngừng hoạt động 4 Hình 2: Tuân thủ chấp hành giao thông khi có đèn tín hiệu giao thông 5 Các thiết bị sử dụng trong mô hình Theo yêu cầu của đề tài, nhóm đã liệt kê những thiết bị cần sử dụng trong mô hình 1 PLC S7- 300 2 Các module mở rộng: SM321 DI 32x24VDC; SM322 DO 32×24VDC 0.5A 3 Rơ le trung gian 24VDC 4 Nguồn 1 chiều 24 VDC 5 Đèn báo 220V 6 Nút ấn III 6 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN I 1 Tổng quan về S7- 300 Thiết bị điều khiển logic khả trình Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Controller) là loại thiết bị thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay vì phải thực hiện thuật toán đó bằng mạch số Như vậy, PLC là một bộ điều khiển gọn, nhẹ và dễ trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài (với các PLC khác hoặc máy tính) Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình và được thực hiện theo chu kỳ của vòng quét (scan) Cấu trúc bên trong của một PLC Để thực hiện một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và tất nhiên phải có các cổng vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh Bên cạnh đó nhằm khắc phục bài toán điều khiển 7 số, PLC còn phải có thêm một số khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), bộ định thời (Timer)…và những khối hàm chuyên dùng - - Ưu điểm của bộ điều khiển lập trình được so với điều khiển nối dây: • Tính năng mở rộng: khả năng mở rộng xử lý bằng cách thay đổi chương trình lập trình một cách dễ dàng • Độ tin cậy cao • Cách kết nối các thiết bị điều khiển đơn giản • Hình dáng PLC gọn nhẹ • Phù hợp với môi trường công nghiệp Các ứng dụng của PLC trong sản xuất và trong dân dụng: • Điều khiển Robot trong công nghiệp • Hệ thống xử lý nước sạch • Công nghệ thực phẩm • Công nghệ chế biến dầu mỏ • Công nghệ sản xuất vi mạch • Điều khiển các máy công cụ • Điều khiển và giám sát dây chuyền sản xuất • Điều khiển hệ thống đèn giao thông Các module của PLC S7-300 2 Để tăng tính mềm deo trong các ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hóa về cấu hình Chúng được chia nhỏ thành các module Số các module được sử dụng nhiều hay ít tùy thuộc vào từng bài toán, song tối thiểu bao giờ cũng có module chính (module CPU, module nguồn) Các module còn lại là những module truyền nhận tín hiệu với các đối tượng điều khiển, chúng được ogị là các module mở rộng Tất cả các module đều được gá trên một thanh Rack - Module CPU: Đây là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông,… và có thể có các cổng vào/ra số Các cổng vào/ra tích hợp trên CPU gọi là cổng vào ra onbroad 8 Trong họ PLC S7-300, các module CPU có nhiều loại và được đặt tên theo bộ vi xử lý bên trong như: CPU 312, CPU 314, CPU 316,… Những module cùng một bộ vi xử lý nhưng khác nhau số cổng vào/ra onbroad cũng như các khối hàm đặc biệt thì được phân biệt bằng cụm chữ cái IFM (Intergrated Function Module) Ví dụ như: CPU 312IFM, CPU 314IFM,… Ngoài ra, còn có các loại module CPU có 2 cổng truyền thông, trong đó cổng thứ 2 dùng để nối mạng phân tấn như mạng PROFIBUS (PROcess FIeld BUS) Loại này đi kèm với cụm từ DP (Distributed Port) trong tên gọi Ví dụ: module CPU 315-DP - Module mở rộng: Các module mở rộng được chia thành 5 loại PS (Power Supply): module nguồn là module tạo ra nguồn có điện áp 24 VDC cấp cho các module khác Có loại: 2A, 5A và 10A • SM (Signal Module): Module mở rộng vào/ra o DI (Digital Input): module mở rộng cổng vào số Số các cổng vào số mở rộng có thể là 8, 16 hoặc 32 tùy thuộc vào từng loại module o DO (Digital Ouput): module mở rộng cổng ra số Số các cổng vào số mở rộng có thể là 8, 16 hoặc 32 tùy thuộc vào từng loại module o DI/DO (Digital Input/Digital Output): module mở rộng cổng vào/ra số Số các cổng vào/ra mở rộng có thể là 8 vào/ra hoặc 16 vào/ra tùy thuộc vào từng loại module o AI (Analog Input): module mở rộng cổng vào tương tự Bản chất chúng là những bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) Số các cổng vào tương tự có thể là 2, 4 hoặc 8 tùy từng loại module, số bit có thể là 8, 10, 12, 14, 16 tùy theo từng loại module Các dạng tín hiệu đọc được: Điện áp, dòng điện, điện trở, nhiệt độ • 9 AO (Analog Output): module mở rộng cổng ra tương tự Chúng là những bộ chuyển đổi từ số sang tương tự (DAC) Số cổng ra tương tự có thể là 2 hoặc 4 tùy từng loại module o AI/AO (Analog Input/Analog Output): module mở rộng vào/ra tương tự Số các cổng vào ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hoặc 4 vào/4 ra tùy từng loại module • IM (Interface Module): Module kết nối o Đây là loại module dùng để kết nối từng nhóm các module mở rộng thành một khối và được quản lý bởi một module CPU Thông thường các module mở rộng được gá liền nhau trên một thanh rack Mỗi thanh rack chỉ có thể gá được nhiều nhất 8 module mở rộng (không kể module CPU và nguồn) Một module CPU có thể làm việc nhiều nhất với 4 thanh rack và các rack này phải được nối với nhau bằng module IM • • 3 - - FM (Function Module): Module có chức năng điều khiển riêng như: module điều khiển động cơ bước, module điều khiển động cơ servo, module PID,… CP (Communication Processor): Module truyền thông giữa PLC với PLC hay giữa PLC với PC Tổ chức bộ nhớ CPU Vùng nhớ chứa các thanh ghi: ACCU1, ACCU2, AR1, AR2,… Load memory: là vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng (do người sử dụng viết) bao gồm tất cả các khối chương trình ứng dụng OB, FC, FB, các khối chương trình trong thư viện hệ thống được sử dụng (SFC, SFB) và các khối dữ liệu DB Vùng nhớ này được tạo bởi một phần bộ nhớ RAM của CPU và EEPROM (nếu có EEPROM) Khi thực hiện động tác xóa bộ nhớ (MRES) toàn bộ các khối chương trình và khối dữ liệu nằm trong RAM sẽ bị xóa Cũng như vậy, khi chương trình hay khối dữ liệu được tải xuống (download) từ thiết bị lập trình (PG, máy tính) vào CPU, chugns sẽ được ghi lên phần RAM của vùng nhớ Load Memory Work memory: là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở, khối chương trình (OB, FC, FB, SFC hoặc SFB) đang được CPU thực 10 -Thiết lập đèn xanh đi bộ A: 84 85 -Thiết lập đèn xanh đi bộ B: 86 87 -Thiết lập thuộc tính IO Field A: 88 -Thiết lập thuộc tính IO Field B: 89 90 -Thiết lập nút chuyển chế độ MOD: 91 92 93 -Thiết lập nút START: 94 95 96 -Thiết lập nút STOP: 97 98