Chương 7 Chương Trình Đèn Giao Thông GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương CHƯƠNG 7 ỨNG DỤNG PLC CHO CHƯƠNG TRÌNH ĐÈN GIAO THÔNG 7.1. Các hệ thống đèn giao thông 7.1.1. Hệ thống sử dụng Rơle và bộ định thời Hệ thống đèn giao thông được thiết kế bằng các Rơle, Contactor, Bộ định thời(Timer), bộ nút nhấn … Hệ thống này tốn kém, phức tạp, khi bảo trì sữa chữa, thời gian đáp ứng của các Timer chậm nên tạo ra sự sai lệch đáng kể về thời gian chính. Hạn chế nữa là không có thời gian thực mà phải cần có người tác động khi đến 22h khuya. Vì thế hệ thống này độ tin cậy kém và rất ít được sử dụng. 7.1.2. Hệ thống sử dụng vi xử lý Đèn giao thông được thiết kế bằng vi xử lý tương đối rẻ và độ tự động cao. Tuy nhiên nó đòi hỏi người thiết kế phải am hiểu ngôn ngữ lập trình vi xử lý mà vấn đề này không phải là dễ dàng, mặc khác hệ thống này cần một nguồn tương đối phẳng và chuẩn vì khi nguồn bị nhiễu thì chương trình hoạt động không ổn định. Ngoài ra, khi bị mất điện nếu không thiết kế thêm một bộ nguồn dự phòng cho vi xử lý thì hệ thống sẽ ngưng hoạt động và khi có nguồn trở lại hệ thống sẽ hoạt động lại từ đầu. Cho nên hệ thống này có tính khả thi cũng tương đối. 7.1.3. Hệ thống được thiết kế bằng PLC Hiện nay nước ta đang trong thời kỳ hội nhập nền kinh tế thế giới cho nên giá của bộ PLC ngày càng cạnh tranh hơn cho người sử dụng cũng như người lập trình. Hệ thống này gồm bộ nút nhấn được kết nối với ngõ vào của PLC, ngõ ra của PLC được kết nối với một Rơle và từ Rơle được kết nối tới các đèn báo. Vì ngõ ra của PLC chỉ 24Vdc, nếu muốn điều khiển ngõ ra có điện áp 220V thì phải sử dụng Rơle để kéo điện áp lên. Rơle có nhiệm vụ chuyển nguồn từ PLC 24VDC thành 220VAC đến các đèn báo. Hệ thống này tương đối đơn giản, ngôn ngữ lập trình Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung 86 Chương 7 Chương Trình Đèn Giao Thông GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương tương đối trực quan đối với người thiết kế vì không quá phức tạp, tự động hoá cao, dễ dàng bảo trì sữa chữa cũng như thay đổi. 7.2. Thiết kế hệ thống đèn giao thông 7.2.1. Sơ đồ phần cứng Sơ đồ kết nối Hình 7.1 - Sơ đồ kết nối PLC với đèn giao thông Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung 87 Chương 7 Chương Trình Đèn Giao Thông GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Sơ đồ kết nối giữa PLC và mô hình thực tế Hình 7.2 Sơ đồ kết nối giữa PLC và mô hình thực tế Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung 88 Chương 7 Chương Trình Đèn Giao Thông GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Mô hình thực tế Hình 7.3 – Sơ đồ mô hình đèn giao thông tại ngã tư 7.2.2. Chương trình điều khiển 7.2.2.1. Nguyên lý hoạt động Trong chương trình điều khiển này các nút nhấn được thiết kế theo kiểu nút nhấn kép, tức là nhấn lần 1 thì tiếp điểm ở trạng thái đóng, nhấn lần 2 thì tiếp điểm trở về trạng thái hở. Để khởi động chương trình điều khiển ta nhấn nút I0.0 (lần 1). Muốn dừng chương trình ta nhấn tiếp nút I0.0 (lần 2). Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung 89 Chương 7 Chương Trình Đèn Giao Thông GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Sau khi được khởi động, đầu tiên đèn đỏ 1 và xanh 2 sáng lên đồng thời đèn dành cho người đi bộ qua đường cũng sáng lên (đèn cho người đi bộ sẽ ngược lại trạng thái đèn xe lưu thông trên đường). Chương trình này thiết kế điều khiển cho hai trường hợp: Khi nhấn I0.1 lần thứ nhất chương trình sẽ được điều khiển theo kiểu tự động. Nhấn I0.1 lần thứ hai chương trình cho phép điều khiển bằng tay. Điều khiển bằng tay : Khi chương trình trở về vị trí điều khiển bằng tay thì Đỏ 1 và Xanh 2 sáng trước, Đỏ 2 và Xanh 1 tắt. Tuyến đường 1 xe được phép lưu thông, tuyến đường 2 xe dừng lại đồng thời người đi bộ được phép qua đường. Nhấn nút I0.2 lần 1 sẽ chuyển đổi tuyến đường cho các xe tức là Đỏ 1 và Xanh 2 tắt, đèn Đỏ 2 và Xanh 1 sáng. Lúc này xe lưu thông trên tuyến 2 được phép di chuyển, tuyến 1 dừng và người đi bộ trên tuyến này được phép qua đường. Nếu nhấn tiếp nút I0.2 thì hoạt động của đèn trở lại trạng thái ban đầu. Ở chế độ tự động: Khi chương trình trở về tự động (đèn Auto_Main sáng) thì hoạt động của đèn như sau: Đèn Đỏ hoạt động 30s, Xanh 27s, Vàng 3s, đồng thời chương trình còn có đèn dành cho người đi bộ. Trong thời gian từ 05h đến 22h thì hoạt động của các đèn Đỏ 1, Xanh 1, Vàng 1, Đỏ 2, Xanh 2, Vàng 2 và đèn người đi đường theo tuần tự và lập lại. Từ 22h đến 05h sáng hôm sau thì chỉ có đèn Vàng 1 và Vàng 2 nhấp nháy theo chu kỳ 1s. Nếu ở chế độ điều khiển bằng tay các đèn đang hoạt động ở vị trí nào thì khi chuyển sang chế độ tự động nó cũng bắt đầu từ vị trí đó mà hoạt động. Chức năng các ngõ vào, ra được thể hiện trong bảng 10 Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung 90 Chương 7 Chương Trình Đèn Giao Thông GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương 7.2.2.2. Giản đồ thời gian Hình 7.4 - Giản đồ thời gian 7.2.2.3. Chương trình điều khiển (Xem phụ lục) 7.2.3. Kết quả mô phỏng Khi chương trình vừa được viết xong, nhóm bắt đầu mô phỏng chương trình trên phần mềm mô phỏng PLC siemens S7-200 Simulator 2.0 Ing English và trên PLC thực tế. Trong quá trình mô phỏng này được sự hổ trợ của giáo viên hướng dẩn và các thầy cô bộ môn cùng sự góp ý của các bạn nhóm dần dần hoàn thiện chương trình tốt hơn. Sau khi chương trình đã hoạt động tốt nhóm bắt đầu thi công mô hình đèn giao thông thực tế. Chương trình hoạt động đúng theo yêu cầu đặt ra là áp dụng thời gian thực để điều khiển trạng thái đèn. Các đèn hoạt động ổn định, không bị nhiểu, thời gian phù hợp. Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung 91 Chương 7 Chương Trình Đèn Giao Thông GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Tóm lại chương trình hoạt động tốt đúng với yêu cầu đặt ra ban đầu. Bảng 10 – Chức năng của các địa chỉ dùng trong chương trình Địa chỉ Chức năng trong mạch Ghi chú I0.0 Nút nhấn khởi động hay dừng chương trình I0.1 Nút nhấn chuyển chế độ tự động sang tay và ngược lại. I0.2 Nút nhấn điều khiển chọn tuyến đường 1 hoặc 2 Q0.0 Đèn đỏ 1 Q0.1 Đèn vàng 1 Q0.2 Đèn xanh 1 Q0.3 Đèn đỏ 2 Q0.4 Đèn vàng 2 Q0.5 Đèn xanh 2 Q0.6 Đèn xanh 1(đi đường) Q0.7 Đèn xanh 2(đi đường) Q1.0 Đèn Auto_Main T33,…,T50 Định thời gian M0.0,…,M3.3 Cuộn hút. C1,C2 Bộ đếm Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung 92 . Chương 7 Chương Trình Đèn Giao Thông GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương CHƯƠNG 7 ỨNG DỤNG PLC CHO CHƯƠNG TRÌNH ĐÈN GIAO THÔNG 7.1. Các hệ thống đèn giao thông 7.1.1 88 Chương 7 Chương Trình Đèn Giao Thông GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Mô hình thực tế Hình 7.3 – Sơ đồ mô hình đèn giao thông tại ngã tư 7.2.2. Chương trình