MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Trong thời buổi công nghiệp hóa – đại hóa, tiếp cận với công nghệ đại giới nhiều lĩnh vực có điều khiển tự động hóa Từ hội nhập WTO, Đảng Nhà nước ta trọng phát triển điện – đường – trường – trạm theo hướng đại hóa sở hạ tầng nhằm theo kịp nước khu vực giới Giao thông coi vấn đề quan trọng thời đại Với gia tăng không ngừng phương tiện giao thông nên tình trạng tắc nghẽn giao thông ngày nhiều số lượng vụ tai nạn giao thông tăng lên đáng kể năm gần trở thành mối hiểm họa cho người tham gia giao thông Không vậy, giao thông nước ta nhiều hạn chế, nhiều tuyến đường sắt băng qua quốc lộ lớn gây ảnh hưởng đến việc lưu thông an toàn cho người điều khiển phương tiện Vậy vấn đề đặt làm để đảm bảo việc lưu thông dễ dàng giảm thiểu vụ tai nạn giao thông, đặc biệt ngã tư, nơi giao lộ đường đường sắt Nhận thấy vấn đề sát thực, với kiến thức trang bị suốt trình học tập, nghiên cứu Trường Đại học Sư phạm kĩ thuật Hưng Yên chúng em lựa chọn đề tài: “Khảo sát thiết kế hệ điều khiển giao thông giao lộ Trâu Quỳ” Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện – Điện tử đặc biệt thầy Đỗ Công Thắng tận tình hướng dẫn bảo chúng em suốt trình thực đồ án Do hạn chế mặt thời gian chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế nên đồ án chúng em không tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên, ngày…tháng…năm 2014 Sinh viên thực hiện: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lí chọn đề tài Ngày với phát triển khoa học kĩ thuật, xã hội ngày văn minh đại, phát triển đô thị ngày lên Nhu cầu giao thông trở nên cấp thiết, khu vực thành thị Do nhu cầu đời sống người, đặc biệt nhu cầu lại, loại phương tiện giao thông tăng cách chóng mặt, số lượng phương tiện tham gia giao thông ngày nhiều, mật độ lưu thông đường ngày tăng cao Tuy nhiên đường sá nước ta hạn chế nên vấn đề ách tắc giao thông thường xảy đô thị thành phố lớn nước dẫn đến nhiều vụ tai nạn xảy trở thành mối hiểm họa cho người tham gia giao thông Ngoài ra, tuyến đường sắt ngày phát triển mạnh phục vụ cho việc lại vận chuyển hàng hóa xa cách nhanh chóng Do đó, có nhiều nơi đường sắt cắt ngang qua trục đường gây ảnh hưởng đến trình lưu thông phương tiện, nhiều vụ tai nạn xảy giao lộ đường sắt đường Một phần ý thức chấp hành luật giao thông người dân kém, phần phận báo hiệu chưa đạt tiêu chuẩn Hệ thống barie phải có người túc trực để đẩy tàu đến kéo vào tàu qua… Là sinh viên học theo chuyên ngành Điện tự động hóa chúng em nghiên cứu, tìm hiểu để hệ thống giao thông tự động hóa hơn, giao thông ùn tắc hơn, giảm thiểu số vụ tai nạn đường sắt đường bộ, người dễ dàng kiểm soát hệ thống giao thông Với giúp đỡ tận tình thầy Đỗ Công Thắng chúng em hoàn thành đề tài “Khảo sát, thiết kế chế tạo hệ điều khiển giao thông giao lộ Trâu Quỳ “ 1.2 Mục tiêu Chúng em chọn đề tài: “Khảo sát, thiết kế chế tạo hệ điều khiển giao thông giao lộ Trâu Quỳ” với mong muốn: Khảo sát thực tế hệ thống giao thông ngã tư Trâu Quỳ Vận dụng kiến thức học để thiết kế, chế tạo mô hình nâng cấp hệ thống - giao thông ngã tư Trâu Quỳ nhằm hạn chế ách tắc giảm thiểu tai nạn cho - người tham gia giao thông Rèn luyện kĩ thực hành làm việc theo nhóm 1.3 Cách tiếp cận đề tài - Tìm hiểu thực tế cách vận hành giao thông: đường bộ, đường sắt ngã tư Trâu - Quỳ Phân tích hệ thống giao thông, lựa chọn phương án điều khiển phù hợp với - đề tài Tìm hiểu PLC, WinCC, Vi điều khiển ứng dụng vào đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Sử dụng nhóm phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Phương pháp phân tích, - tổng hợp lí thuyết Nghiên cứu tài liệu liên quan nhằm đưa phương án thực đề tài cách khoa học, mục tiêu đề CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Tổng quan hệ thống giao thông Trâu Quỳ Hình 2.1: Ngã tư Trâu Quỳ Quốc lộ đường giao thông huyết mạch, nối liền thủ đô Hà Nội với tỉnh Hưng Yên, Hải Dương, Hải Phòng Ngoài phần đường Xuyên Á AH14 Song song với quốc lộ 5A tuyến đường sắt Hà Nội - Hải Phòng dài khoảng 110km Ngã tư Trâu Quỳ nút giao thông trọng điểm đường 5, điển hình kết hợp giao thông đường đường sắt Ngã tư Trâu Quỳ hệ thống giao thông bao gồm ngã tư giao với tuyến đường sắt Hà Nội – Hải Phòng, nơi đông dân cư, có mật độ giao thông đông đúc Tình hình giao thông phức tạp thường xuyên xảy tai nạn : - Mật độ giao thông dày đặc nên tình trạng ùn tắc giao thông thường xảy Cảnh sát giao thông thường phải trực ngã tư để phân luồng giao thông - Hệ thống giao đường sắt bán tự động cần phải có người trực để đẩy barie có tàu Hệ thống giao thông gồm: - cột đèn cho ngã tư cột đèn cho đường sắt Gồm đèn tín hiệu xanh, vàng, đỏ Không có chế độ phân xe thời điểm 2.2 Xác định toán 2.2.1 Yêu cầu toán thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông Trước tình hình phương tiện giao thông ngày gia tăng không ngừng hệ thống giao thông nước ta ngày phức tạp dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thông tai nạn giao thông ngày tăng Vì để đảm bảo giao thông an toàn thông suốt việc sử dụng tín hiệu để điều khiển nút giao thông cần thiết Với tầm quan trọng hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cần đảm bảo yêu cầu sau: - Đảm bảo hoạt động liên tục xác thời gian dài Độ tin cậy cao Dễ quan sát cho người tham gia giao thông Chi phí nhỏ, tiết kiệm lượng 2.2.2 Phân tích toán Hình 2.2: Những mặt hạn chế ngã tư Trâu Quỳ  Quan sát hình ảnh ta thấy: - Nhân viên gác tàu phải gồng để đẩy barie vất vả nguy hiểm - mật độ người tham gia giao thông đông Cột đèn ngã tư đèn hiển thị thời gian đếm ngược ảnh hưởng tới người tham gia giao thông - Cột đèn báo đường sắt chưa đạt tiêu chuẩn thiếu còi báo  Để nâng cao chất lượng ta bổ sung thêm: - Bộ led hiển thị thời gian đếm ngược giúp người tham gia giao thông chủ động - tình Tách thành chế độ ngày đêm cho phù hợp với tình hình giao thông Hệ thống còi báo barie tự động thay hai nhân viên túc trực Hình 2.3: Mô hình thiết kế cho toán - - Chu kì đèn tín hiệu: T = Txanh + Tvàng + Tđỏ Trong đó: + Txanh: thời gian đèn xanh sáng + Tđỏ : thời gian đèn đỏ sáng + Tvàng : thời gian đèn vàng sáng Tđỏ = Txanh + Tvàng Hoạt động theo chế độ: + Chế độ ngày + Chế độ đêm 2.2.3 Giản đồ thời gian - Chế độ ban ngày: + Khi tàu: Hình 2.4: Giản đồ thời gian chế độ ngày tàu 10 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 Chương trình hiển thị Led #include unsigned char led[] = {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90 }; int a1=0,a2=0,a3=0,a4=0,dem1,dem2,x1,x2,d1,d2,v1,v2,t=0,b_tau1,b_tau2,t1=0,dem11,d em22; sbit xanh1=P3^0; sbit do1=P3^1; sbit vang1=P3^2; sbit xanh2=P3^3; sbit do2=P3^4; sbit vang2=P3^5; sbit tau1=P3^6; sbit tau2=P3^7; sbit out_tau1=P1^4; sbit out_tau2=P1^5; sbit dem=P1^6; sbit barie=P1^7; void delay(long time) { while(time ); } void tinh_toan() { a1=dem1/10; a2=dem1%10; a3=dem2/10; a4=dem2%10; } 79 void dem_xung(void) interrupt { t++;t1++; if(t1>10000) { t1=0; if(tau1==1){out_tau1=1;} if(tau2==1){out_tau2=1;} } if(t>10000){t=0;if(dem1>0){dem1 ;}if(dem2>0){dem2 ;}tinh_toan();} } void kiem_tra_dau_vao() { if(xanh1==0){x1=1;} else{x1=0;} if(xanh2==0){x2=1;} else{x2=0;} if(do1==0){d1=1;} else{d1=0;} if(do2==0){d2=1;} else{d2=0;} if(vang1==0){v1=1;} else{v1=0;} if(vang2==0){v2=1;} else{v2=0;} } void hien_thi() { P2=0b01111111; P0=led[a1]; delay(100); P2=0b10111111; P0=led[a2]; delay(100); P2=0b11011111; P0=led[a3]; delay(100); 80 P2=0b11101111; P0=led[a4]; delay(100); } void main() { EA=0; TMOD=0x02; TH0=0x9b; TL0=0x9b; EA=1; ET0=1; TR0=1; EX0=1; IT0=1; a1=0;a2=0;a3=0;a4=0;x1=0;t=0; tinh_toan(); b_tau1=0; b_tau2=0; barie=0; out_tau1=1; out_tau2=1; while(1) { if(xanh1==0&&x1==0){dem1=57;tinh_toan();} if(xanh2==0&&x2==0){dem2=57;tinh_toan();} if(vang1==0&&v1==0){dem1=3;if(dem==0){dem1=0;}tinh_toan();} if(vang2==0&&v2==0){dem2=3;if(dem==0){dem2=0;}tinh_toan();} if(do1==0&&d1==0){dem1=60;tinh_toan();} 81 if(do2==0&&d2==0){dem2=60;tinh_toan();} if(tau1==0){b_tau1=1;out_tau1=0;t1=0;} if(tau2==0){b_tau2=1;out_tau2=0;t1=0;} if(barie==1){dem1=0;dem2=0;} kiem_tra_dau_vao(); hien_thi(); } } 82 [...]... TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống Khối giám sát Khối đầu vào, ra Khối điều khiển Khối hiển thị Khối nguồn Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống giao thông Trong đó : - Khối nguồn: Cung cấp nguồn điện cho toàn hệ thống Khối đầu vào, đầu ra: thiết bị cảm biến, xi lanh Khối điều khiển: điều khiển mọi hoạt động của hệ thống, thực hiện chương trình, xử lý tín hiệu vào ra, kết nối với các thiết. .. Giải pháp công nghệ - Điều khiển hệ thống đèn và còi báo bằng PLC S7-300 Hiển thị thời gian bằng Led 7 thanh Điều khiển led 7 thanh bằng vi điều khiển 89C52 Đèn báo dùng led Điều khiển barie dùng điện – khí nén Còi báo DC 2.2.6 Giải pháp thiết kế - Công cụ lập trình: Phần mềm STEP 7 simatic V5.5 Mô phỏng: Phần mềm WinCC V7.0 13 2.3 Giới thiệu về PLC S7-300 2.3.1 Khái niệm Thiết bị điều khiển logic lập... kết với các hệ thống giám sát chung của hệ thống giao thông và điều khiển truyền thông theo mạng 2.2.4.3 Điều khiển dùng PLC Với phương pháp này có những ưu điểm sau: - - Làm việc chắc chắn, liên tục, có tuổi thọ cao Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, màn hình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không thêm các thiết bị xuất nhập - Có thể làm việc trong nhiều điều. .. PLC) là loại thiết bị cho phép điều khiển linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua một ngôn ngữ lập trình Thay cho việc thực hiện một thuật toán đó bằng mạch số như vậy với chương trình điều khiển PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn dễ dàng thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hay máy tính) Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu... tính, truyền thông - mạng Khối hiển thị: hiển thị thời gian đếm led 7 thanh, led đơn điều khiển tín hiệu đèn - giao thông Khối giám sát: giám sát điều khiển toàn bộ hệ thống 3.2 Mạch cảm biến rung xử lý tín hiệu Tháng 12/2001, ngành đường sắt đã thử nghiệm thành công hệ thống cảnh báo mới do CadPro sản xuất: nhận biết tín hiệu tàu hoả thông qua các xung động địa chấn, bằng cách sử dụng một thiết bị thu... đơn giản - Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài ms) Hạn chế: Nếu áp dụng cho các hệ thống đơn lẻ thì không thích hợp bởi giá thành rất cao  Kết luận: Vậy với 3 phương pháp điều khiển cơ bản trên ta thấy việc sử dụng PLC là hiệu quả hơn so với 2 phương pháp còn lại Tuy nhiên, trong mô hình để giảm chi phí, chúng em sử dụng vi điều khiển để xử lí phần hiển thị thời gian đếm ngược... thống phần mềm điều khiến giám sát công nghiệp (Tích hợp giao diện người máy IHMI - Integrate Human Machine Interface), có tính năng kỹ thuật và hệ thống màn hình hiến thị đồ hoạ để điều khiển các nhiệm vụ đặt ra trong sản xuất và tự động hóa quá trình công nghiệp Hệ thống này đưa ra những module chức năng tích hợp trong công nghiệp cho việc hiển thị đồ hoạ, đưa ra thông báo, lưu trữ, và xuất các báo... + 3 chế độ khoá bộ nhớ + 128 X 8 - Bits RAM nội + 32 đường I/O lập trình được (4port) + 3 bộ Timer/Couter 16 bits + Hỗ trợ 8 nguồn ngắt + Chế độ nguồn thấp (không làm gì IDLE) và chế độ nguồn giảm Hình 2.13: Cấu tạo chân của AT89c52 - VCC: cung cấp điện áp nguồn 5 V cho IC - GND là chân nối mass - XTAL1 và XTAL2: Bộ dao động được tích hợp bên trong 8051, khi sử dụng 8051 người thiết kế chỉ cần kết... không có nguồn điện dự phòng Lỗi truyền thông Thiếu pin dự trữ hay pin không được nạp điện CPU không sử lý chương trình( khi đèn LED nhấp nháy: CPU cần reset bộ nhớ) 2.4 Giới thiệu vi điều khiển AT89C52 AT89C52 là một vi điều khiển 8 bit do ATMEL sản xuất, chế tạo theo công nghệ CMOS, có chất lượng cao, công suất tiêu thụ thấp với 8Kbyte bộ nhớ Flash có khả năng xoá và lập trình lại Chip được sản xuất... ALE xuất tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi ngoài trong suốt nửa đầu chu kỳ của bộ nhớ Sau khi điều này đã được thực hiện, các chân của Port 0 sẽ xuất/nhập dữ liệu hợp lệ trong suốt nửa sau chu kỳ của bộ nhớ - Nhóm chân cổng vào/ra Bốn cổng P0, Pl, P2, P3 đều có 8 chân và tạo thành cổng 8 bit Tất cả các cổng khi reset đều được cấu hình làm cổng ra Để làm đầu vào thì cần được lập trình • Cổng ... tài: Khảo sát, thiết kế chế tạo hệ điều khiển giao thông giao lộ Trâu Quỳ với mong muốn: Khảo sát thực tế hệ thống giao thông ngã tư Trâu Quỳ Vận dụng kiến thức học để thiết kế, chế tạo mô... soát hệ thống giao thông Với giúp đỡ tận tình thầy Đỗ Công Thắng chúng em hoàn thành đề tài Khảo sát, thiết kế chế tạo hệ điều khiển giao thông giao lộ Trâu Quỳ “ 1.2 Mục tiêu Chúng em chọn đề tài: ... hành giao thông: đường bộ, đường sắt ngã tư Trâu - Quỳ Phân tích hệ thống giao thông, lựa chọn phương án điều khiển phù hợp với - đề tài Tìm hiểu PLC, WinCC, Vi điều khiển ứng dụng vào đề tài