Điều khiển hệ thống đèn giao thông

14 34 0
  • Loading ...
1/14 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 16/04/2018, 19:29

Hoạt động ở 2 chế độ•Chế độ hoạt động bình thường•Chế độ nhấp nháyỞ chế độ hoạt động bình thường (chế độ 1) hoạt động từ 5h sáng đến 9h tối hàng ngàyĐúng 5h sáng chế độ 1 hoạt động: Có 2 cột đèn Nam và Bắc. Mỗi cột có 3 đèn xanh, vàng, đỏ. Đèn xanh sáng trong 40s sau đó đèn vàng sáng trong 5s đèn đỏ sáng 45s. Đến 9h tối chế độ 1 ngắt chuyển sang chế độ hoạt động ban đêm.Ở chế độ hoạt động ban đêm (chế độ 2) hoạt động từ 9h tối đến 5h sáng hôm sau.Đúng 9h tối chế độ 2 hoạt động đèn đỏ và đèn xanh ở cả 2 cột Nam và Bắc không sáng. Chỉ 2 đèn vàng thay phiên nhau nhấp nháy mỗi đèn sáng trong 5s. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN Bài tập lớn: Điều khiển lập trình Đề tài: Điều khiển hệ thống đèn giao thơng Hoạt động chế độ  Chế độ hoạt động bình thường  Chế độ nhấp nháy Ở chế độ hoạt động bình thường (chế độ 1) hoạt động từ 5h sáng đến 9h tối hàng ngày Đúng 5h sáng chế độ hoạt động: Có cột đèn Nam Bắc Mỗi cột có đèn xanh, vàng, đỏ Đèn xanh sáng 40s sau đèn vàng sáng 5s đèn đỏ sáng 45s Đến 9h tối chế độ ngắt chuyển sang chế độ hoạt động ban đêm Ở chế độ hoạt động ban đêm (chế độ 2) hoạt động từ 9h tối đến 5h sáng hôm sau Đúng 9h tối chế độ hoạt động đèn đỏ đèn xanh cột Nam Bắc không sáng Chỉ đèn vàng thay phiên nhấp nháy đèn sáng 5s Yêu cầu Chương 1: giới thiệu chung PLC Chương 2: phân tích cơng nghệ xây dựng mơ hình hệ thống Chương 3: Thực 3.1 Lựa chọn thiết bị (động cơ, cảm biến, rơ le, công tắc tơ, PLC…) 3.2 Sơ đồ đấu nối (mạch điều khiển, mạch lực) 3.3 Giản đồ thời gian (lưu đồ thuật toán) 3.4 Viết chương trình mơ Chương 4: Kết luận TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN Lời nói đầu Ngày với phát triển kinh tế với tốc độ gia tăng không ngừng loại phương tiện giao thơng Sự phát triển nhanh chóng phương tiện giao thơng dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy thường xuyên Vấn đề dặt để đảm bảo giao thông thông suốt việc sử dụng đèn giao thông nơi giao đường giải pháp Để điều khiển đèn giao thông ta viết nhiều hệ ngơn ngữ như: vi điều khiển , PLC, …Nhưng với tính vượt trội PLC : - Làm việc chắn, liên tục có tuổi thọ cao Có thể làm việc trrong điều kiện khacs Đơn giản với người sử dụng Giá thành hạ Do lựa chọn hệ thống điều khiển lạp trình cho PLC với ngơn ngữ lập trình S7- 200 để viết chương trình điều khiển đèn giao thơng TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN Chương 1: Giới thiệu chung PLC 1.1 Khái niệm chung PLC (Programmable Logic Controller) thiết bị điều khiển khả trình cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Người sử dụng lệp trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định hay kiện đếm PLC dùng để thay mạch relay thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét trạng thái đầu đầu vào Khi có thay đổi đầu vào đầu thay đổi theo Đặc điểm hệ điều khiển Rơle : - Tốn nhiều dây dẫn Công suất tiêu thụ lớn Thời gian sửa chữa lâu Khó cập nhật sơ đồ nên gây khó khăn cho cơng tác bảo trì thay Đặc điểm hệ điều khiển PLC : - Giảm 80% lượng dây nối TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN - Công suất tiêu thụ PLC thấp - Chức đk thay đổi dễ dàng thiết bị lập trình(máy tính, hình) mà khơng cần thay đổi phần cứng khơng có yêu cầu thêm bớt thiết bị vào/ra - Thời gian hồn thành chu trình điều khiển nhanh (vài ms) - Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học - Gọn nhẹ, dễ bảo quản, dễ sửa chữa - Hồn tồn tin cậy trrong mơi trường cơng nghiệp - Dung lượng nhớ lớn để chứa chơng trình phức tạp - Giao tiếp với thiết bị khác: máy tính, nối mạng, môi modul mở rộng - Giá cá thể cạnh tranh 1.2 Ngơn ngữ lập trình Các ngơn ngữ lập trình PLC quy định chuẩn IEC 61131-3 bao gồm : Các ngơn ngữ lập trình - Instruction List (IL) : dạng hợp ngữ - Structured Text (ST) : giống pascal Các ngôn ngữ đồ họa 1.3 Ladder Diagram (LD) : giống mạch rơ le Function Block Diagram (FBD) : giống mạch nguyên lý Sequential Function Chart (SFC) : sản xuất từ mạng Petri/Grafcet Cấu trúc chung PLC PLC thiết bị cho phép thực thuật tốn điều khiển số thơng qua số ngơn ngữ lập trình Tồn chương trình điều khiển lưu vào nhớ PLC Điều làm cho PLC giống máy tính, có vi xử lý, hệ điều hành, nhớ để lưu chương trình hỗ trợ điều khiển, liệu, cổng ra/vào để kết nối với đối tượng điều khiển…Như thấy cấu trúc PLC gồm thành phần sau: - Bộ xử lí trung tâm (CPU) Bộ nhớ Khối vào/ra Hệ thống bus Nguồn nuôi Pin ni Modul mở rộng TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN Ngồi modul trên, PLC có modul phụ trợ modul giao tiếp mạng, truyền thông, modul nghép nối modul chức để xử lý tín hiệu modul kết nối với can nhiệt, modul điều khiển động bước, modul kết nối với encoder, modul đếm xung vào… 1.4 Cách thực cấu trúc chương trình Trạng thái ngõ vào PLC phát lưu vào nhớ đệm (bộ nhớ PLC bao gồm: ROM, EPROM, EEOROM PLC ) thực lệnh logic trạng thái chúng thơng qua chương trình trạng thái, ngõ cập nhật lưu vào nhớ đệm Sau đó, trạng thái ngõ nhớ đệm dùng để đóng/mở tiếp điểm kích hoạt thiết bị tương ứng Như vậy, tất hoạt động thiết bị điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình nhớ Chương trình truyền nạp vào PLC thơng qua nhưỡng thiết bị lập trình chuyên dụng PLC thực chất chạy mã máy với hệ thống số nhị phân, tốc độ quét vòng chương trình đạt đến vài phần ngàn giây, Software dùng để lập trình PLC tích hợp phần biên dịch Các dòng lệnh lập trình đưa từ chương trình vào trình biên dịch chuyển đổi sang mã máy ghi bit “0” hay bit “1” lên vào vị trí có địa quy ước trước PLC lên PC thực thi xảy ngược lại trình biên dịch làm xong nhiệm vụ trước trả chương trình lên Monitor… Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN - Address Bus: Bus địa dùng để truyền địa đén Modul khác - Data Bus: Bus dùng để truyền liệu - Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu định điều khiển đồng hoạt động PLC Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý modul vào/ra thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song Nếu modul đầu vào nhận liệu từ Data Bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các địa số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế Hệ thống Bus làm nhiệm vụ trao đỏi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạnh đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số 1,8 MHz Xung định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố định thời, đồng hồ hệ thống Vòng qt chương trình Bộ vi xử lý quét trạng thái đầu vào thiết bị phụ trợ, thực logic điều khiển đặt chương trình ứng dụng, thực phép tính tốn điều khiển đầu tương ứng PLC Các hệ PLC cuối cho phép thực phép tính số học ccacs phép tính logic, nhớ lớn, tốc đọ xử lý mạnh mẽ kết nối với máy tính, mạng nội bộ…Bộ vi xử lý bên trrong điều khiển tồn chu kỳ làm việc chương trình Chu kỳ đặt tên chu kỳ quét PLC, tức thời gian để thực xong vòng lệnh chương trình điều khiển Chu kỳ quét minh họa hình sau: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN Khi thực quét đầu vào, PLC kiểm tra tín hiệu từ thiết bị vào cảm biến, cơng tắc…Trạng thái tín hiệu vào lưu tạm vào mảng nhớ Trong suốt thời gian quét chương trình, xủ lý quét lệnh chương trình điều khiển, sử dụng trạng thái tín hiệu vào trrong mảng nhớ để xác định đầu đáp ứng hay không Kết cuối trạng thái đầu ghi vào mảng nhớ, PLC cấp ngắt điện cho mạch để điều khiển thiết bị ngoại vi Chu kỳ quét PLC từ đến 25mm giây Thời gian quét đầu vào đầu thường ngắn so với chu kỳ quét PLC 1.5 Các PLC thơng dụng vị trí ứng dụng cơng nghiệp  Ứng dụng PLC PLC khả điều khiển thiết bị linh hoạt sử dụng ứng dụng cao cấp PLC bặc khả điều khiển logic, điều khiển trình tự, điều khiển tác vụ truyền thông bao gồm :  Hệ thống nâng vận chuyển Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn , sản xuất vi mạch Điều khiển robot Điều khiển bơm Hệ thống điều khiển giám sát Điều khiển trình tự máy phân loại Hệ thống sản xuất linh hoạt Thu nhận liệu Các loại PLC thông dụng Hãng Siemens : - S7-200 : CPU 212, CPU 214, CPU 222, CPU 224… S7-300 : CPU 313, CPU 314, CPU 315… S7-400 : CPU 412, CPU 413, CPU 414, CPU 416… S7-1200 : CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C… S7-1500 : CPU Hãng Omron : - Dòng CPM1A, CPM2A, CPM2C Dòng CQM1 Dòng CP1E Dòng CP1L Dòng CP1H TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN - Dòng CJ1/M Hãng Mitsubishi : - Dòng FX : FX1N, FX1S, FX2N, FX3G, FX3U Dòng A PLC : A large CPU, QnAS CPU, AnS CPU Dòng Q PLC Dòng L PLC Hãng Delta : 1.6 Dòng DVP-SA Dòng DVP-SC Dòng DVP-SX Dòng DVP-SV Dòng DVP-ES Khái quát S7-200 S7-1200 1.6.1 Cấu trúc ngôn ngữ lập trình S7-200 a Cấu trúc thơng số kỹ thuật Là PLC hãng Siemens (CHLB Đức) chế tạo, có cấu hình theo kiểu modul: modul modul mở rộng, sử dụng cho nhiều ứng dụng khác Với CPU: 212, 214, 222, 224, 226 khác số lượng đầu vào/ra kích cỡ Bảng 1.1 Các thông số PLC S7 200 CPU212 CPU224 Các thông số CPU21 Số lượng từ đơn(2 byte-word)để lưu CT, đọc/ghi được, 512 không tin nguồn (từ) (1KB) Số lượng từ đơn(2 byte-word)để lưu liệu, không 512 tin nguồn, đọc/ghi (từ) 100 Số cổng vào/ra logic 8/6 Số modul mở rộng (kể modul) tương tự Số cổng vào/ra logic cực đại 64/64 Số Timer 64 Trong phân giải 1ms/10ms/100ms 2/8/54 Số đếm (Counter-cả tiến lùi) 64 Số bit nhớ đặc biệt: dùng làm bit trạng thái đặt chế 368 độ đặc biệt CPU224 4096 (8KB) 4096 (8KB) 14/10 64/64 256 4/16/136 256 4400 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN Chế độ ngắt xử lí ngắt: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên/xuống, theo thời gian, theo đếm tốc độ cao Thời gian lưu liệu sau nguồn cấp (giờ) Số đếm tốc độ cao 2kHz 7kHz Số phát xung nhanh kiểu: dãy xung thường (PTO) dãy xung có điều chế theo độ rộng xung (PWM) Biến trở analog CPU Có Có 50 0 190 2 S7-200 với khối CPU 224 Mô tả chức đèn báo hiệu S7-200 với khối CPU224 Kí hiệu đèn SF RUN STOP Màu Mô tả Đỏ Xanh Vàng Ixx Xanh Qxx Xanh Sáng lên PLC bị hỏng Báo PLC đangthực chương trình nạp vào máy Báo PLC dừng,đã thực xong chương trình nạp Cho cổng vào,báo trạng thái logic cổng:sáng 1, tắt Cho cổng ra,báo trạng thái logic cổng:sáng 1, tắt b Phân vùng nhớ Bộ nhớ chia làm vùng hầu hết vùng có khả đọc, ghi trừ vùng nhớ đặc biệt (SM) vùng nhớ đọc - Vùng nhớ chương trình miền nhớ để lưu giữ lệnh chương trình - Vùng nhớ tham số miền lưu giữ tham số từ khóa địa trạm TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN - Vùng liệu: dùng để cất liệu chương trình bao gồm kết phép tính hay số định nghĩa chương trình định truyền thông - Vùng đối tượng: gồm timer đếm tốc độ cao cổng vào/ra tương tự c Phương pháp lập trình - LAD :là ngơn ngữ lập trình đồ họa thành phần dùng LAD tương tự với thành phần dùng mạch rơ le - STL :là phương pháp thể chương trình dạng tập hợp câu lệnh để tạo chương trình STL người lập trình cần hiểu rõ phương thức sử dụng bit ngăn xếp logic S7-200 d Tập lệnh S7-200 Chia làm nhóm: - Các lệnh mà thực làm việc độc lập không phụ thuộc vào giá trị logic bit ngăn xếp gọi nhóm lệnh khơng điều kiện - Các lệnh thực bit trọng ngăn xếp có ghi gọi nhóm lệnh có diều kiện - Các nhóm lệnh đánh dấu vị trí tập lệnh gọi nhóm lệnh điều khiển chương trình 1.6.2 Cấu trúc ngơn ngữ lập trình S7-1200 a Cấu trúc S7-1200 S7-1200 dòng điều khiển logic lập trình (PLC) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp tập lệnh mạnh làm cho có giải pháp hồn hảo cho ứng dụng với S71200 S7-1200 bao gồm microprocessor, nguồn cung cấp tích hợp sẵn, đầu vào/ra (DI/DO) 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN b Phân vùng nhớ PLC có loại nhớ sử dụng Load memory, word memory Retentive memory - Load memory chứa nhớ chương trình bạn down xuống - Word memory nhớ lúc làm việc - System memory setup vùng Hardware config cần chứa liệu cần lưu vào 11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN Chương : Phân tích cộng nghệ xây dựng mơ hình hệ thống Trong phạm vi đề tài em thiết kế chương trình điều khiển đèn giao thơng ngã tư,hệ thống đèn điều khiển phương tiện lưu thơng đường Trong đó: Hệ thống điều khiển phương tiện giao thông đường gồm 12 đèn ký hiệu : X B, VB, ĐB, XN, VN, ĐN Các hệ thống đèn làm việc chế độ: - Chế độ tự động - Chế độ tay - Chế độ ban đêm Sơ đồ mô cách bố trí đèn nút giao thơng 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN Chế độ tự động Chế độ làm việc vào lưu lượng người tham gia giao thông đường với mật độ bình thường (ban ngày từ 5h ÷ 21h ) Khi ấn nút Start khởi động hệ thống Start Đèn XB, ĐN sáng 40s Đèn VB, ĐN sáng 5s Đèn XN, ĐB sáng 40s co p Đèn VN, ĐB sáng 5s co p Lặp lại Chế độ điều khiển tay Chế độ sử dụng vào cao điểm lưu lượng người tham gia giao thơng đường lớn Khi để làm viêc chế độ tự động gây ách tắc giao thơng gây thiệt hại kinh tế Chế độ sử dụng nút ấn B N ( chuyển sang chế độ điều khiển tay) - Khi ắn nút B đèn XB ĐN sáng lên cho phép phương tiện giao thông tuyến Bắc lưu thông - Chỉ ấn nút N đèn XB ĐN tắt, đồng thời bật đèn X N ĐB lên cho phép phương tiện tuyến Nam lưu thơng Chỉ ấn B đèn X N ĐB tắt 13 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNHN Chế độ điều khiển đèn ban đêm Vào ban đêm( từ 21h ÷ 5h ) lượng phương tiện lưu thơng đường để đèn vàng cột nam bắc sáng tắt đèn đỏ, xanh Đèn VB sáng 5s Đèn VN sáng 5s 14 Đèn VB sáng 5s… ... cộng nghệ xây dựng mơ hình hệ thống Trong phạm vi đề tài em thiết kế chương trình điều khiển đèn giao thơng ngã tư ,hệ thống đèn điều khiển phương tiện lưu thơng đường Trong đó: Hệ thống điều khiển. .. sản xuất vi mạch Điều khiển robot Điều khiển bơm Hệ thống điều khiển giám sát Điều khiển trình tự máy phân loại Hệ thống sản xuất linh hoạt Thu nhận liệu Các loại PLC thông dụng Hãng Siemens... Ứng dụng PLC PLC khả điều khiển thiết bị linh hoạt sử dụng ứng dụng cao cấp PLC bặc khả điều khiển logic, điều khiển trình tự, điều khiển tác vụ truyền thông bao gồm :  Hệ thống nâng vận chuyển
- Xem thêm -

Xem thêm: Điều khiển hệ thống đèn giao thông, Điều khiển hệ thống đèn giao thông

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay