Lập trình PLC mô phỏng hệ thống đèn giao thông

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH HẢI DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI DƯƠNG KHOA: ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG TIỂU ĐỀ ÁN MÔN HỌC Học phần: ĐIỀU KHIỂN LOGIC PLC Đề tài: Lập trình PLC mô phỏng hệ thống đèn giao th

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH HẢI DƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI DƯƠNG KHOA: ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

TIỂU ĐỀ ÁN MÔN HỌC

Học phần: ĐIỀU KHIỂN LOGIC PLC

Đề tài: Lập trình PLC mô phỏng hệ thống đèn giao thông

Giảng viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Ngọc Cương

Sinh viên: Nguyễn Như Sang

Lương Trọng Nghĩa Lớp: K2.ĐHĐTVT

Hải Dương, tháng 5 năm 2016

Nhận xét của giảng viên

Mục Lục

1.1 Sự cần thiết lập tiểu đề án 4

1.2 Phạm vi đối tượng tiểu đề án 4

1.3 Phương pháp thực hiện 4

1.3 Yêu cầu của tiểu đề án 4

1.4 Sản phẩm của tiểu đề án: 5

1.5 Quan điểm 5

2 NỘI DUNG CỦA TIỂU ĐỀ ÁN 5

2.1 Căn cứ xây dựng tiểu đề án 5

2.1.1 Căn cứ pháp lý: 5

2.2 Mục tiêu của tiểu đề án đến năm 2015 5

2.2.1 Mục tiêu chung: 5

2.2.2 Mục tiêu cụ thể: 5

2.3 Nội dung của tiểu đề án 5

2.3.2 Thực trạng 6

1.1 Khái niệm về PLC 6

1.2 Cấu trúc PLC 6

1.2.1 CPU (Central Processcing Unit) 6

1.2.2 Bộ nhớ 6

1.3 Đặc điểm PLC 6

1.5 Ngôn ngữ lập trình, thiết bị lập trình 7

Ngôn ngữ LAD 7

Ngôn ngữ STL 8

1.6.Phần mềm mô phỏng PC-Simu và S7 200 simulation 8

b) Hiệu quả về kinh tế - xã hội: 30

3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 30

3.1 Kết luận: 30

3.2 Đề xuất và kiến nghị: 30

TIỂU ĐỀ ÁN Tiểu đề án :Lập trình PLC mô phỏng hệ thống đèn giao thông

1 SỰ CẦN THIẾT LẬP TIỂU ĐỀ ÁN

1.1 Sự cần thiết lập tiểu đề án

Báo cáo kết quả sau khi học xong Chương II: Thực hành lập trình PLC Học đi đôi với hành: Lí luận phải gắn liền với thực tiễn;

Cơ sở thực tiễn: Sinh viên khối ngành kỹ thuật nói chung, chuyên ngành Công nghệ truyền thông nói riêng rất cần thiết phải chắt lọc và ghi nhớ kiến thức làm cơ sở cho việc thực tập và tạo ra sản phẩm cụ thể bằng hiện vật;

Vì vậy, sau khi kết thúc bài học, em lựa chọn tiểu đề án: “Lập trình PLC

mô phỏng hệ thống đèn giao thông.” làm Báo cáo kết quả sau khi học xong

Chương II: “Thực hành lập trình PLC” để tự kiểm tra đánh giá và chấm điểm

thu hoạch theo chuẩn đầu ra

1.2 Phạm vi đối tượng tiểu đề án

- Phạm vi của tiểu đề án là phạm vi của Chương II: ”Thực hành lập trình PLC”

- Đối tượng của tiểu đề án: Lập trình PLC mô phỏng hệ thống

1.3 Phương pháp thực hiện

- Phương pháp kế thừa: Kế thừa các kiến thức đã học và biết trước….;

- Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập, tổng hợp và thống kê các kiến thức có liên quan đến Chương II và làm cơ sở phân tích đánh giá;

- Vẽ sơ đồ, mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng;

- Chạy thử

- Phương pháp tổng hợp: Tổng hợp các thông tin, số liệu liên quan đến từng mục tiêu của tiểu đề án và đưa ra các giải pháp phù hợp

1.4 Yêu cầu của tiểu đề án

- Xác định rõ các mục tiêu, nhiệm vụ và giải pháp chủ yếu cần tập trung chỉ đạo, thực hiện để khắc phục những hạn chế, tồn tại ’

- Có các cơ chế chính sách cụ thể, đảm bảo các nguồn lực cho thực hiện tiểu

đề án;

2 NỘI DUNG CỦA TIỂU ĐỀ ÁN

2.1 Căn cứ xây dựng tiểu đề án

2.1.1 Căn cứ pháp lý:

Căn cứ chương trình đào tạo và kế hoạch thực hiện của Nhà trường nhằm đào tạo lý luận gắn liền với thực tiễn, phù hợp với nhu cầu xã hội ở trong nước

và hội nhập quốc tế

- Lập trình PLC theo chuẩn IEC 61131-3;

2.1.2 Căn cứ yêu cầu thực tiễn:

Xuất phát từ thực tiễn về năng lực giảng dạy và học tập tại Trường Đại học Hải Dương

2.2 Mục tiêu của tiểu đề án đến năm 2015

2.2.1 Mục tiêu chung:

Đạt được chất lượng theo chuẩn đầu ra tại ngành Kỹ thuật Điện, Điện tử

2.2.2 Mục tiêu cụ thể:

Đạt chất lượng theo bài 7 tiến tới đạt chuẩn đầu ra theo ngành Kỹ thuật

Điện, Điện tử, Lập trình PLC mô phỏng hệ thống đèn giao thông

2.3 Nội dung của tiểu đề án

2.3.1 Bối cảnh xây dựng và triển khai thực hiện tiểu đề án:

- Thuận lợi: Đã được thực hành tại xưởng các học phần liên quan như phần đo lường, phần linh kiện, kỹ thuật làm mạch in, kỹ thuật lập trình

- Khó khăn và thách thức: quá trình học tập còn hạn chế

Ngày nay PLC ngoài các chức năng điều khiển logic thông thường nó còn

có rất nhiều các chức năng điều khiển cao cấp khác do đó có thể coi PLC như một máy tính công nghiệp

1.2 Cấu trúc PLC

1.2.1 CPU (Central Processcing Unit)

Là bộ xử lý trung tâm nó có nhiệm vụ điều khiển và quản lý mọi hoạt động bên trong PLC Việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và cổng vào/ra được thực hiện thông qua hệ thống các bus nối dưới sự điều khiển của CPU

1.2.2 Bộ nhớ

Tất cả các loại PLC đều sử dụng 3 loại bộ nhớ sau:

- Bộ nhớ ROM (Read Only Memory)

Là bộ nhớ chỉ đọc, trong PLC bộ nhớ này dùng để lưu giữ chương trình điều hành do nhà sản xuất nạp và chỉ nạp một lần

- Bộ nhớ RAM (Random Acess Memory)

1.3 Đặc điểm PLC

PLC là một thiết bị điều khiển có những ưu điểm hơn hẳn các thiết bị điều khiển khác từ trước đến nay như:

Thiết bị lập trình Thiết bị lập trình

Cổng ra

Cổng vào CPU

Dễ dàng trong việc lập trình và lập trình lại

Cho phép nhanh chóng thay đổi chương trình điều khiển

Có nhiều module chức năng cho phép thực hiện các điều khiển phức tạp

Có khả năng truyền thông cho phép nối mạng ở nhiều cấp độ

Đơn giản trong bảo dưỡng và sửa chữa

Làm việc tin cậy trong môi trường công nghiệp (rung, độ ẩm, tiếng ồn, nhiệt độ … cao)

1.5 Ngôn ngữ lập trình, thiết bị lập trình

Ngôn ngữ Lập trình

Nhìn chung PLC của tất cả các hãng đều sử dụng hai ngôn ngữ lập trình

cơ bản: LAD và STL

Ngôn ngữ LAD

Ngôn ngữ LAD(LADDER) là ngôn ngữ đồ hoạ, nó sử dụng các ký hiệu

đồ hoạ để mô tả logic chương trình Ngôn ngữ LAD rất thuận tiện cho những người lập trình không chuyên hoặc những người quen thiết kế mạch rơle

Ngôn ngữ LAD ký hiệu trạng thái 0 của một bit trung gian hoặc một bit đầu vào là:

- Tương ứng với trạng thái mở của tiếp điểm rơle

- Ký hiệu trạng thái của một bít là

- Tương ứng với tiếp điểm thường đóng của rơle

- Ký hiệu bít đầu ra của PLC là

- Giống như cuộn dây của rơle:

- Ký hiệu các hàm cao cấp như trễ thời gian, đếm, các hàm toán học dưới dạng khối hộp chữ nhật:

Ngôn ngữ STL

Ngôn ngữ STL(Statement list) là ngôn ngữ liệt kê các câu lệnh Ngôn ngữ STL sử dụng một tập lệnh giống như tập lệnh của vi xử lý, dùng các phép toán đại số logic kết nối các lệnh này lại ta sẽ được chương trình điều khiển

Ngôn ngữ STL là ngôn ngữ phức tạp yêu cầu người sử dụng phải nhớ được câu lệnh, do đó ngôn ngữ này thông thường dàng cho những người lập trình chuyên nghiệp hoặc những người quen lập trình cho vi xử lý

1.6.Phần mềm mô phỏng PC-Simu và S7 200 simulation

a) phần mềm PC-simu

1 Giao diện

2 Thanh Công cụ

3 Vùng soạn thảo

b) Các kết quả đạt được:

- Chương trình viết trên Step 7 MicroWin

 Khai báo và đặt tên các địa chỉ

 Ta tiến hành viết chương trình

 Khi viết chương trình, ta chia nhỏ thành các mục sau: MAIN, dxbt, dv, ddbt, dxcd, ddcd

 Chương trình MAIN

 Chương trình dxbt

 Chương trình dv

 Chương trình ddbt

 Chương trình dxcd

 Chương trình ddcd

 Sau khi khai báo và viết chương trình ta tiến hành xuất chương trình để chạy chương trình trên s7-200 bằng cách sau:

o Trên thanh công cụ chọn File, chọn tiếp Export , đặt tên tệp cần lưu và chọn nơi lưu trữ và chọn SAVE

 Tiếp tục ta mở S7-200 để chạy chương trình

o Tiến hành mở chương trình bằng cách: Trên thanh công cụ chọn Program, chọn tiếp load program chương trình sẽ hiện lên 1 hộp thoại, ta chọn Accept

o Ta chọn đến chương trình đã lưu và chọn load

o Tiến hành chọn CPU cho chương trình: Trên thanh cộng cụ ta chọn

Configuration, chọn tiếp CPU Type Một hộp thoại sẽ hiện lên, trong mục CPU Type ta chọn CPU 224 và bấm Accept

o Để chọn cấu hình mô-đun ta đúp chuột vào mô-đun 0, một hộp thoại hiện

ra, mục DIGITAL MODULES ta tích vào mục EM223 (16 I / 16 Q) và chọn Accept

o Cuối cùng để chạy chương trình ta thao tác lần lượt như hình:

- Chương trình mô phỏng trên PC-Simu

 Tạo Nút Start, Nút Stop

 Tạo đèn giao thông( các cột đèn 1và 3, 2 và 4 có cách tạo tương tự nhau)

 Tạo đèn đỏ người đi bộ( đđn) và đèn xanh người đi bộ( đxn) ta làm theo hình

+ ( đđn1: Q06; đđn2: Q07; đđn3: Q06; đđn4: Q07)

+ ( đxn1: Q10; đxn2: Q11; đxn3: Q10; đxn4: Q11)

 Mô hình đầy đủ

- Nguyên lý hoạt động ( đèn ở cột 1 và 3, 2 và 4 hoạt động giống nhau): Bấm Nút Start: Khi đèn xanh 1 của làn đường 1 được bật sáng thì cùng lúc đó đèn đỏ 2 của làn đường 2 cũng bật, đèn đỏ cho người đi bộ 1 ở làn đường

1 và đèn xanh người đi bộ 2 ở làn đường 2 cũng được bật sáng Sau một khoảng thời gian nhất định đèn xanh 1 tắt, đèn vàng 1 được bật lên Khi đèn vàng 1 tắt

thì đèn đỏ 2, đèn đỏ người đi bộ 1, đèn xanh người đi bộ 2 mới tắt Cùng lúc đó đèn xanh 2, đèn đỏ 1, đèn đỏ cho người đi bộ 2, đèn xanh cho người đi bộ 1 được bật sáng Lúc đèn vàng 2 được bật lên cũng là lúc đèn xanh 2 tắt, đèn vàng

2 tắt chu kì được lập lại với đèn đỏ 2, đèn xanh 1 Thường thì mỗi cụm ngã tư sẽ

có 2 hướng đường: hướng 1 và 2 Việc hoạt động của các đèn sẽ có cách tính toán đối xứng với nhau Đèn xanh của hướng này sẽ đi cùng với đèn đỏ của hướng còn lại Và đèn đỏ sẽ đi với đèn vàng và đèn xanh của hướng còn lại Cứ như vậy nút giao thông sẽ được vận hành: Ngoài ra còn hướng đi cho người đi

bộ sẽ chính là đèn đỏ của hướng đó là chiều người đi bộ được tham gia theo chiều đó

c) Những tồn tại hạn chế:

- Kinh nghiệm thiết kế, chế tạo;

- Hình thức: mô phỏng còn nhiều hạn chế

2.3.4 Các giải pháp:

a) Viết tiểu đề án có kết quả tốt

b) Triển khai thực hành theo tiểu đề án (Sử dụng phần mềm PC-Simu mô phỏng tại Trung tâm thực hành ĐTVT, phòng T6, khu GĐ, khu kí túc xá sinh viên tại Liên Hồng

c) Đánh giá hiệu quả và giá trị sử dụng của sản phẩm cuối cùng (hiện vật): Nhóm sinh viên tự đánh giá, giảng viên chấm điểm, hội đồng bộ môn/ khoa/ Nhà trường phê duyệt

2.3.5 Tiến độ thực hiện tiểu đề án: 02 tuần:

STT Hoạt động ưu tiên triển khai Thời

- Nguồn lực con người: + Nguyễn Như Sang

2.3.8 Hiệu quả của tiểu đề án

a) Hiệu quả về trang bị kiến thức lý luận, thực hành, thực tập và tạo ra sản phẩm cho bản thân

b) Hiệu quả về kinh tế - xã hội:

- Sau khi hoàn thành đề án/ tiểu đề án;

- Nếu đưa đề án/ tiểu đề án vào thực hiện rộng

3.2 Đề xuất và kiến nghị:

a) Đề xuất:

- Sinh viên tự chấm điểm;

- Giảng viên nhận xét, đánh giá và cho điểm;

b) Kiến nghị:

Hội đồng bộ môn, khoa chuyên môn và Nhà trường kết luận