Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển đóng mở cửa tự động thông minh bằng PLC (Đồ án tốt nghiệp)

B GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG

NGHIÊN C U THI T K H TH
C AT

U KHI N

NG THÔNG MINH B NG PLC

ÁN T T NGHI P H

I H C CHÍNH QUY

NT

NG CÔNG NGHI P

H i Phòng 2016
1


2


B GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG

NGHIÊN C U THI T K H TH

C AT

U KHI N

NG THÔNG MINH B NG PLC

ÁN T T NGHI P H

I H C CHÍNH QUY

NT

NG CÔNG NGHI P

Sinh viên:
ng d n: TS Nguy n Tr ng Th ng

H i Phòng - 2016

3


C NG HÒA XÃ H I CH
CL PT

T NAM

DO H NH PHÚC

----------------o0o-----------------

B GIÁO D

O

I H C DÂN L P H I PHÒNG

NHI M V

Sinh viên:
L p

TÀI T T NGHI P

Mã sinh viên: 1212102001

C1601

nT

tài: Nghiên c u thi t k h th
thông minh b ng PLC.

4

u khi

ng CN
c at

ng


5


NHI M V

TÀI

1. N i dung và các yêu c u c n gi i quy t trong nhi m v

tài t t nghi p

(v lý lu n, th c ti n, các s li u tính toán và các b n v ).
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
2. Các s li u c n thi

thi t k , tính toán.

........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................

6


3.

m th c t p t t nghi p.

........................................................................................................................
CÁN B

NG D

TÀI T T NGHI P

ng d n th nh t
H và tên

:

Nguy n Tr ng Th ng

H c hàm, h c v

:

Ti n
i H c Dân L p H i Phòng

N

ng d n :

Toàn b

tài

ng d n th hai
H và tên

:

H c hàm, h c v

:

N

ng d n :

c giao

6

Yêu c u ph

cn

6

n nhi m v

nh n nhi m v

Sinh viên

Cán b

ng d

TS Nguy n Tr ng Th ng
H i Phòng,

6
HI

NG

7

T Tr n H u Ngh

GS.TS.

PH N NH N XÉT TÓM T T C A CÁN B
1. Tinh th

c a sinh viên trong quá trình th c hi

NG D N
án t t nghi p.

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2.

ng c

i n i dung yêu c

nhi m v
d ng, ch

ra trong

t lý lu n th c ti n, tính toán các giá tr s

ng các b n v ...).

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2.

m c a cán b

ng d n:

m ghi b ng s và ch )
6
8


Cán b

ng d n chính

(H tên và ch ký)

NH

I CH M PH N BI N
TÀI T T NGHI P

1.

tài t t nghi p v các m t thu th p và phân tích s
li

lý lu n ch

t

ng thuy t minh b n v , giá tr lý lu n và th c ti

tài.

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

.............................................................................................................................
2.

m c a cán b ch m ph n bi n.
m ghi b ng s và ch )

9


6
i ch m ph n bi n
(Ký và ghi rõ h tên)

10


L IM

U

Trong xã h
thi

i, c a là m t b

ph n không th

c trong t ng công trình ki n trúc. Tuy nhiên lo i c

(c akhông t

ng

ng) mà chúng ta hay dùng hi n nay l i có nh

mgây phi n toái

is d

ng c

ng ch

i vào nó. Vì v y mà dùng c

gian và gây c m giác ng

c
ng làm t nth i

i s d ng.

Vi c thi t k ra m t lo i c a ti
is

c

cv t

i trong th

m xã h i ngày càng hi

i vàphát

tri n hi n nay là t t y u và vô cùng c n thi t. Vì v y c n thi t k ram t lo i
c at

ng kh c ph c t t nh
M

mc ac

ng.

a vi c thi t k c a t

c av

c nh

nh

t

c tính c n có c a c a, v a kh c ph c

m l n c a lo i c

chính xác và c th v c a t

m t

ng, mô t ho

nghiên c u m t cách

ng, c n thi tph i ch t o ra mô hình c

ng, hìnhdáng, c u t o c a c a t

này ta có th quan sát và tìmhi u ho
c nh
t

c m t lo i

ng. T mô hình

ng c a c a t

g p ph i khi ch t o c a t

môhình có th th

ng trên th c

m c a thi t k mà t

kh c ph cnh ng h n ch , phát huy th m nh thi t k cánh c
hoànthi

i

Xu t phát t th c t trên em th c hi

tài : Thi t k xây d ng mô
Do TS. Nguy n Tr ng Th ng

ng m c a t
ng d n.

11


tài g m các n i dung sau:
i thi u chung v c
u và m

t

ng.

t o mô hình.

i thi u thi t b , linh ki n thi t k .
t k t ng quát ph n c ng.
tk

12

M CL C

U................................................................................................ 11

L IM

GI I THI U CHUNG V C
1.1. CÁC LO I C A T

T

NG..... 15

NG HI N NAY. .......................................... 16

1.1.1.C a Kéo: ................................................................................................ 16
1.1.2.C a Cu n................................................................................................ 17
1.1.3.C

t:.............................................................................................. 17

1.2. KH O SÁT CÁC LO I C
1.3. KH O SÁT C A T

NG

T

NG. ..................... 17

SIÊU TH BIG C H I PHÒNG. ..... 18

CÁC YÊU C U VÀ M
T O MÔ HÌNH C A
C AT
NG. ...................................................................... 20
2.1. CÁC YÊU C U C A MÔ HÌNH........................................................... 20
2.1.1. Yêu c u v

........................................................... 20

2.1.2. Yêu c u v

................................................................................. 20

2.2. M

A VI C CH T O MÔ HÌNH ..................................... 21
GI I THI U CÁC THI T B , LINH KI N THI T K ..... 22

3.1. PH N C NG. ......................................................................................... 22
3.2. CÁC L N

U KHI N:..................................................................... 31

3.2.1. Các l nh s h c (Arithmetic Instrustion):............................................. 31
3.2.2. Các ho

ng logic (Logic Operation) : .............................................. 33

3.2.3. Các l nh r nhánh :............................................................................... 35
3.2.4. Các l nh d ch chuy n d li u :.............................................................. 36
3.2.5. Các l nh lu n lý (Boolean Instruction) : ............................................... 37
3.3. B

NH TH I (TIMER) ...................................................................... 38

3.3.1. Khái ni m: ............................................................................................. 38
3.3.2. Các thanh ghi c a b Timer: ................................................................. 38

13


3.3.3. Các ch

ho

ng c a Timer: ......................................................... 41

3.5. IC T O N ÁP 7805 ( IC N ÁP 5V ) ................................................. 42
3.6. B CHUY

SANG S ADC................................ 43

3.6.1. Gi i thi u v ADC 0804. ...................................................................... 43
l p m ch ADC. ........................................................................... 44
3.7. SENSOR C M BI N.............................................................................. 46
3.8.

U KHI

........................................................ 49
U. .............................................................................. 50

3.9.1. Vai trò c

n m t chi u.................................................... 50

3.9.2. C u t o c

t chi u. ......................................................... 51

THI T K T NG QUÁT PH N C NG ............................... 55
KH I ........................................................................................... 55
CH

A T NG KH I. ........................................... 57

4.2.1 Kh i Ngu n............................................................................................ 57
4.2.2. Kh i thu h ng ngo i.............................................................................. 58
4.2.3. Kh i Reset. ............................................................................................ 59
4.2.4. Kh

u khi n. .................................................................................... 60

4.2.5. Kh i t
4.2.6. Kh

ng. ....................................................................... 60

u khi n trung tâm. ................................................................... 61
................................................ 53

THI T K

THU T TOÁN. .......................................................................... 53
K T LU N .................................................................................................... 53
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................ 55

14


GI I THI U CHUNG V C
Trong xã h

T

NG

i, c a là b ph n không th thi

trong t ng công trình ki

u h t nh ng lo i c

mà chúng ta hay dùng hi n nay l i có nh
is d

c
ng

m gây phi n toái cho

ng ch

ng c a con

i vào nó.
Vi c thi t k ra m t lo i c a ti
is

cv t

i là t t y u và vô cùng c n thi t. Do v y, c n thi t k ra

m t lo i c a t

ng kh c ph c t t nh

phát t yêu c

at

c thi t k

c duy trì nh ng yêu c
c

mc ac
t

c lo i c a v a

a kh c ph c nh

ng. Vì khi s d ng c a t

ph

ng. Xu t

mc a

i dùng hoàn toàn không

ng tr c ti p lên cánh c a mà c a v n t

ng m theo ý mu n c a

mình.
V

at

s d

ng mang l i nh ng thu n l i l

i dung c

a t

không nh ng ch t o c m giác tho i mái mà th c s
thu n l
t

i
ng

i dùng, t o

i hoàn thành công vi c mà không b c n tr . S d ng c a

ng s

rõ ràng s

t n th

c a. C a t

i c m giác tho

ng

i dùng , lo i b hoàn toàn c m

giác ng i, khó ch

ng.

c bi t, nh

ng , công s , c a t d ng ngày càng phát
a t

ng s

15

a nhanh


chóng d

gi

ng va ch m khi nhi

i cùng s

d ng chung m t cánh c a
n nay h th ng máy l
nh

c s d ng khá r ng rãi

, công c ng. N u ta dùng lo i c

b oc

i qua l

ngoài gây lãng phí. Th
m

ng thì ph
tránh th

ng là r

at
i qua l

Chính vì nh

ng, v i tính ch t

c t t yêu c u này.

mn ib tc ac at

phát tri n ng d ng nó r
ng ho

nh ra

u này trong th c t l i r t khó vì ý th c c a

i

cao ch

ng mà chúng ta càng ph i

ng th i nghiên c

ng c a c a t

c i ti n và nâng

nó ngày càng hi

nghiên c u m t cách chính xác và c th v c a t
ph i ch t

t

c ac at

ng, mô t ho

c at
ng trên th c t

ng, hình dáng, c u t o
ng c a

g p ph i khi

mô hình có th th

c

c ph c nh ng h n ch , phát huy th m nh thi

k cánh c

i.

CÁC LO I C A T

NG HI N NAY.

Hi n nay có nhi u lo i c a t

ng: c a kéo, c

c s n xu t
v i giá thành khá cao. Vì th
c at

ng, c n thi t

c nh ng khó

m c a thi t k mà t

1.1.

i h n, ti n

ng. T mô hình này ta có th quan sát và tìm hi u ho

ch t o c a t

m

ng

y, c a cu n, c a

c ngoài bán t i Vi t Nam
c s d ng r ng rãi. Nhu c u

Vi t Nam là r t l n v s

1.1.1.C a Kéo:

16

ng và ch ng lo i.


Lo i c a này còn khá l

c ra, v i k t c

v i tr n nhà. C

nm

ng m

n dây.

u qu , cánh c a ch c.
n v i tr n nhà vì v y c n ph i g
ch

c s c n ng c a c a.Vì v y trong th c t

ch

i ta ít dùng lo i c a

m trên có th s gây nguy hi

i s d ng.

1.1.2.C a Cu n
Lo i c a này có kh
khi

n tròn l

c

ac as

tròn quanh tr

c. Khi có tín hi

ng qua m t tr c cu n c a cu n

ic

m là g n nh ti n d ng và d s

d ng, ch c n m

t nh

c dùng làm c a cho

gara ô tô. Nó có tính kinh t cao vì d ch t
c a không ch c ch n và d b h
1.1.3.C

i c a khác.

m là có m t rãnh c

t qua l i. C

ng cho phép cánh c a có

t có nhi u lo i, tùy thu c vào hình d ng rãn

ng thì là lo i c a chuy
chuy

m là

t:

Lo i c
th

u

t

ng t nh ti n, rãnh tròn thì là lo i c a

ng xoay tròn. Lo i c

c s d ng trong nhà hàng,

khách s

m là k t c u nh nhàng t o

c

t, tho i mái và l ch s . Lo i c a này có thi t k khá d

dàng, có th nh n bi

i, máy móc có th

i c a này

c dùng khá là ph bi n.
1.2.

KH O SÁT CÁC LO I C

T

Thông qua vi c quan sát, tìm hi u v c a t
tanh n th y c a t
i, nh ng công s l n,

c s

d ng ch

y u

NG.
ng
nh

m ts

m,
ch

sân bay, ngân hàng và các khách s n l n. Vì
17


nh

i qua l i l

c u cótính hi

ng th i nh

i yêu

i, sang tr ng và ti n d ng. S d ng c a t

ng t i nh ng

c nh ng yêu c u trên .Tuy nhiên c a t
r t nhi u lo i tu theo yêu c u v m
chi u cao hay ph n m

d

ng c a,

u khi n c a.Theo tr

ng c a thì có các lo i

sau: lo i 200 kg/hai cánh ,lo

i ta còn chia ra

làm hai lo i theo s cánhc a:Lo i m t cánh và lo i hai cánh.
+C at

ng ch có 1 cánh: s d ng

i,sang tr

nh

êu c u tính hi n

i có s

nh nglo i c

i không nhi u .Hay

c l n dùng

các công ty, xí nghi p hay nh ng

ngôinhà l
+C at

ng có hai cánh: Lo i c

v ilo i c a t

c dùng r

ng 1 cánh.Theo ph n m

nh ng lo i c a t

ngm

u khi n, hi n nay thì h u h t

u dùng lo i m ch phi ti

u giaod ch và v n chuy n hi
nm
1.3.

ng t

NG

SIÊU TH BIG C H I PHÒNG.

d ng h th ng c a hai cánh tr

cánhkho
chi

i nên h th ng c a t d ng

u khi n.

KH O SÁT C A T
C at

m Ngoài ra m t s

at
u ch nh t

b

ng t

u ch

t
n áp.H th ng c a t i

không dùng h th
c

d ng hai g s t

nh xu ng sàn.Cu i hành trình m

t m t công t

v tránh choc a không chuy

Quan sát c a chuy

b o

t quá hành trình.
ng em th y c a chuy

.Khi m c a c a m ra v i v n t
i ph i ch

ng m i

ng v i hai c p t c

k p th i m ra tránh tình tr ng

i c a m gây c m giác khó ch
18

i mu

n


h t hành trình m c a gi m t c và d ng l i, khi c
ch

i lúc m

iv n t c

tránh gây c

i mu

ng xa.G n h t hành trình c a gi m t c và d ng l i chính xác.
Khi c

a s m ra v i

v nt c nhanh sau g n cu i hành trình thì gi m t c và d ng l i chính xác
cu ihành trình. C m bi n dùng

m bi n quang:M t c m bi

phía bên ngoài, m t c m bi

t

t

phía bên trong c a cánh c

m

b onh n bi t và báo tín hi
ng

ngoài vào.Hai c m bi n này trên khung cánh c

ng c a lo i c a này là dùng m
t

u khi n khôngti

m dùng các ph n

m là r ,vi c h ng hóc có th s ach a d

có m
b

c ho t

c di m r t l n là làm vi c không lâu b nb
u khi

u khi

d ng và v

ùng

nnay tu theo nhu c u s
c ng d ng lo ic a nào cho phù h p.

Ngoài ra qua vi c quan sát v a qua em th y vi c l
cs px p
gianr

nh

m

ng có các lo i c

t c a t

r ng l n,không
y hay c a cu

t othêm m quan.

19


CÁC YÊU C U VÀ M

T O MÔ HÌNH C A
C AT

NG.

2.1. CÁC YÊU C U C A MÔ HÌNH.
c g n gàng
H th n

ng t t

H th

n t t, ho

H th ng c

tk

ng m i yêu c

2.1.1. Yêu c u v ch
C a ph i t

t ra.

.
ng m

i ra vào, và ph i t

có th

m t cách thông minh

i
C a thi t k
Khi c

i , n u l i có tín hi

i thì c a l i l p t c

m ra .
Dùng k thu

u khi

vi

ng cho c a

2.1.2. Yêu c u v
Yêu c u c a mô hình là ph i gi ng v i c a th t c v hình th c và
ch

ng ho

ng , ph i ch c ch n và g

c

c thi t k k t

m b o nh ng yêu c u k thu

v ic a th t: Khung c a , cánh c

c

quay...Ngoài ra, còn có các k t c u ph
hoànch

i

a th

t o ra mô hình c a t

ng th t
c c p

20


ngu nb i b ch

u m t chi u,k t h p v i b

h quay thu n ho
2.2. M

o chi

ng

c.

A VI C CH T O MÔ HÌNH
Nghiên c u, ch t o ra mô hình c a t

ph itham kh o th c t nhi

c và tham kh o b ng nhi u tài li u khác

nhau.
i s hi u bi t sâu s
trong m

cho sinh viên không ch

ct
Vi c ch t o ra mô hình ho

ng t t s t

n cho sinh viên

i h c t p và nghiên c u môn h c m t cách th c t , là m

ir t

t tgiúp sinh viên kh i b ng khi làm vi c th c t .
T o ra m t mô hình c
cóth ch t

cc at

t

ng có th ho

ng ph c v th c t .

21

ng t t, t


GI I THI U CÁC THI T B , LINH KI N THI T K
3.1. PH N C NG.
u Khi n AT89C51.

Hình 3.1:
AT89C51
- Chân 30 ( ALE: Adress Latch Enable ) là tín hi

u khi n xu t ra, nó

a ch và bus d li u c a port 0.
-

ng th p cho phép ch n b nh
mã ngoài.

- 32 chân còn l i chia làm 4 c ng vào ra: Vào ra t c là có th
c m c logic.
- P0 t

n P0_7.

- P1 t

n P1_7.
22


- P2 t

n P2_7

- P1 t

n P3_7.

Riêng c ng 3 có 2 ch

m

P3.0 RxD: chân nh n d li u n i ti p khi giao ti p RS232.
P3.1 TxD: phân truy n d li u n i ti p khi giao ti p RS232.
P3.2 INTO: interrupt 0, ng t 0.
P3.3 INT1: interrupt 1, ng t ngoài 1.
P3.4

u vào timer 0.

P3.5

u vào timer 1.

P3.6

u khi n ghi d li u.

P3.7

u khi

c d li u.

- Chân cho phép b nh
8051 cung câp cho ta 4 tín hi

u khi n Bus. Tín hi u cho phép b

nh

u xu t hi n trên

chân 29. Chân cho phép b nh
u khi n truy xu t b nh

c thi

nh
chu k máy, 5 ngo i tr

c 2 l n cho m i
ng h

ng c a PSEN b b qua cho m i

truy xu t b nh d li u ngoài.
- Chân cho phép ch

a ch ALE.
chân xu t tín hi u cho phép ch
gi

a ch

p. Xung c a ngõ ra cho phép ch t

a ch ALE (address latch enable) cho phép ch t byte th p c
23

a ch trong


th i gian truy xu t b nh

c dùng làm ngõ vào xung

l p trình ( PROG ) trong th i gian l p trình Flash. Khi ho

ng,

xung c a ngõ ra ALE luôn luôn có t n s b ng 1/6 t n s c a m

ng

trên chip, có th

c s d ng cho các m

xung clock. Tuy nhiên c

nh th i t bên ngoài và t o

t xung ALE s b b qua trong m i chu

k truy xu t b nh d li u ngoài. Khi c n, ho
c

a ch s
c bi

ng cho phép ch t byte th p

c vô hi u hoá b ng cách set bit 0 c a thanh ghi ch
a ch byte là 8EH. Khi bit

c set, ALE ch tích c c tring

th i gian th c thi l nh MOVX ho
lên m c cao. Vi c set bit không cho phép ho
s không có tác d ng n u b

u khi

c l i chân này s

c kéo

ng ch t byte th p c

a ch

th

trình

ngoài.
-

Chân truy xu t ngoài EA.
Ngõ vào này

chân 31 có th

c n i ngu n +5v ( logic 1 ) ho c

GND ( logic 0 ). N u chân này n i lên 5V, 8051/8052 th c thi chuong trình
trong ROM n
và ch

u chân này n i v i GND (
m

n th c thi ch a

i v i 8031/8032 chân EA ph i
nh

m c logic 0 vì chúng không có b

u chân EA

ROM n

b nh

c vô hi u hóa

m

i v i 8051/8052,
n th c thi ch a

EPROM bên ngoài.
Các phiên b n EPROM c a 8051 còn s d ng chân EA làm chân nh n
n áp ngu n 21 Vpp cho vi c l p trình EPROM n i ( n p EPROM ).

-

Chân RESET ( RST ).
Ngõ vào RST
thi t l p l i tr

chân 9 là ngõ vào xóa chính ( Master reset ) c a 8051
u cho h th ng hay còn g i t t là Reset

24


h th ng. Khi ngõ vào này
ghi bên trong c

m c logic 1 t i thi u hai chu kì máy, các thanh
c n p giá tr thích h p cho vi c kh

ng l i h

th ng.
Chân 18, 19 n i v i th ch anh t o thành m ch t
T n s th

ng dùng trong các ng d ng là: 11.0592Mhz ( giao ti p

v i c ng com máy tính ) và 12Mhz t n s t
lí càng nhanh.
-

C u trúc RAM n i c a 8951.
B nh

25

n s càng l n