Yêu cầu công nghệ

GVHD: TRẦN MẠNH HÀ
Đồ án môn học Điều khiển Logic
Đề tài
:
ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG Ở NGÃ TƯ.
Chương I
: YÊU CẦU CÔNG NGHỆ

I.TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI:
Ngày nay cùng với sự phát triển kinh tế, việc đô thị hoá cũng đang gia tăng nhanh chóng.
Dẫn đến lượng phương tiện lưu thông trong các đô thị cũng tăng theo.
Do đó vấn đề đảm bảo giao thông trong các đô thị , đặc biệt tại các nút giao thông diễn ra
thông suốt là rất quan trọng.
Để việc đi lại tại các nút giao thông được thông suốt và thuận lợi thì chúng ta có thể nhờ
đến sự giúp đỡ của lực lượng Cảnh sát giao thông và các lực lượng khác.
Tuy nhiên, với các đô thị lớn có số nút giao thông nhiều thì khó có có đủ lực lượng để
đảm nhiệm công việc này. Mặt khác việc nhờ đến sự giúp đỡ của Cảnh sát giao thông và
các lực lượng khác cũng khó khăn và tốn kém.
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật con người đã biết ứng
dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật vào trong đời sống.
Đèn giao thông là một trong những thành tựu đó. Đèn giao thông là một hệ thống đèn tín
hiệu hướng dẫn các phương tiện và con người tham gia giao thông tại các nút.
Đèn giao thông ra đời từ rất lâu và đã chứng tỏ cho con người thấy rằng việc sử dụng đèn
giao thông là không thể thiếu trong thời đại ngày nay.
Việc điều khiển đèn giao thông có rất nhiều cách, có thể dùng vi điều khiển, dùng PLC.
Sử dụng PLC trong điều khiển đèn giao thông có ưu điểm:
+ Làm việc chắc chắn, liên tục và có tuổi thọ cao.
+ Có thể làm việc trong nhiều điều kiện khác nhau.
+ Huấn luyện người sử dụng đơn giản.
SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 1 -
GVHD: TRẦN MẠNH HÀ

Đồ án môn học Điều khiển Logic
II.GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CỦA ĐỀ TÀI:
Trong phạm vi đề tài này, em thiết kế chương trình điều khiển đèn giao thông ở ngã tư.
+ Hệ thống đèn điều khiển các phương tiện lưu thông trên đường.
Trong đó:
- Hệ thống điều khiển các phương tiện tham gia giao thông trên đường gồm 12 đèn, ký
hiệu (X
AC
,X
BC
,V
AC
,V
BC
,Đ
AC
,Đ
BC
).
- Các hệ thống đèn làm việc ở ba chế độ:
+ Chế độ làm việc bình thường
+ Chế độ đèn vàng nhấp nháy
+ Chế độ điều khiển bằng tay.
Sơ đồ mô phỏng cách bố trí đèn tại các nút:

Tuyến A
Tuyến B
X
AC
V
BC
Đ
BC
Đ
BC


V
BC

X
BC


X

AC
V
AC
Đ
AC


X
BC


V
BC


B

Đ
SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 2 -
GVHD: TRẦN MẠNH HÀ
Đồ án môn học Điều khiển Logic
1.Chế độ làm việc bình thường:
+Chế độ này làm việc vào giờ lưu lượng người tham gia giao thông trên đường với mật
độ bình thường.
Khi ấn nút Start khởi động hệ thống thì :

Start
Đèn X
AC
, Đ

BC
sáng lên.
25s
Đèn V
AC
, Đ
BC
sáng lên

5s

Đèn X
BC
, Đ
AC
sáng lên.

Đèn V
BC
, Đ
AC
sáng
lên

25s

5s

2.Chế độ vàng nhấp nháy:
Chế độ này làm việc khi lưu lượng người tham gia lưu thông trên đường ít, như vào lúc
khuya.
Sử dụng nút ấn N3
V
AC
,V
BC
sáng lên
Khi ấn N3
3s
V
AC
,V
BC
tắt

1s

SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 3 -
GVHD: TRẦN MẠNH HÀ
Đồ án môn học Điều khiển Logic
3.Chế độ điều khiển bằng tay:
Chế độ này sử dụng vào giờ cao điểm khi lưu lương người tham gia lưu thông trên đường
lớn. Khi ấy nếu để làm việc ở chế độ tự động thì có thể gây ách tắc giao thông và có thể
để lại những hậu quả nặng nề về kinh tế.
+ Chế độ này sử dụng 2 nút ấn là N1, N2, N4. Trong đó N4 chọn chế độ điều khiển bằng
tay.
- Khi ấn nút N1 thì các đèn (X
AC
,Đ
BC
) sáng lên. Cho phép các phương tiện theo tuyến A
lưu thông.
Chỉ khi nào ấn N2 thì các đèn (X
AC
,Đ
BC
) mới tắt.
- Khi ấn nút N2 thì các đèn (X
BC
,Đ
AC
) sáng lên. Cho phép các phương tiện theo tuyến B
lưu thông.
Chỉ khi nào ấn N1 thì các đèn (X

BC
,Đ
AC
) mới tắt.











SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 4 -
GVHD: TRẦN MẠNH HÀ
Đồ án môn học Điều khiển Logic
CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU VỀ PLC S7_200.
I.CẤU HÌNH PHẦN CỨNG:

PLC, viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập trình được,
cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập
trình.
S7-200 là thiết bị của hãng Simens, cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng.
Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU212 và CPU214.
1.Cấu trúc của CPU212 gồm:
+ 512 từ đơn (word) để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ đọc/ghi được và không bị
mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. Vùng nhớ này gọi là vùng nhớ non-volatile.
+ 512 từ đơn để lưu dữ liệu, trong đó có 100 từ nhớ đọc/ghi thuộc miền non-volatile.

+ 8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic, và có thể ghép nối thêm 2 modul để mở rộng số
cổng vào ra.
+ Tổng số cổng vào ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra.
+ 64 bộ tạo thời gian trễ, trong đó có 2 Timer có độ phân giải 1 ms, 6 Timer có độ phân
giải 10 ms và 54 Timer có độ phân giải là 100 ms.
+ 64 bộ đếm (Counter) chia làm 2 loại, một loại chỉ đếm tiến (CTU) và một loại vừa đếm
tiến vừa đếm lùi (CTUD)
+ 368 bit nhớ đặc biệt dùng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc.
+ Có các chế độ ngắt: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn xung, ngắt theo thời gian và
ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao (2kHz).
Dữ liệu không bị mất trong khoảng thời gian 50 giờ kể từ khi PLC bị mất điện.
SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 5 -
GVHD: TRẦN MẠNH HÀ
Đồ án môn học Điều khiển Logic
2.Cấu trúc của CPU214 gồm:
+ 2018 từ đơn (word) để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ đọc/ghi được và không bị

mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. Vùng nhớ này gọi là vùng nhớ non-volatile.
+ 2018 từ đơn để lưu dữ liệu, trong đó có 512 từ nhớ đầu đọc/ghi thuộc miền non-
volatile.
+ 14 cổng vào logic và 10 cổng ra logic, và có thể ghép nối thêm 7 modul để mở rộng số
cổng vào ra.
+ Tổng số cổng vào ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra.
+ 128 bộ tạo thời gian trễ, trong đó có 4 Timer có độ phân giải 1 ms,16 Timer có độ
phân giải 10 ms và 108 Timer có độ phân giải là 100 ms.
+ 128 bộ đếm (Counter) chia làm 2 loại, một loại chỉ đếm tiến (CTU) và một loại vừa
đếm tiến vừa đếm lùi (CTUD)
+ 688 bit nhớ đặc biệt dùng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc.
+ Có các chế độ ngắt: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn xung, ngắt theo thời gian và
ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao (2kHz) và (7kHz).

+ 2 bộ phát xung cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM.
+ 2 bộ điều chỉnh tương tự.
Dữ liệu không bị mất trong khoảng thời gian 190 giờ kể từ khi PLC bị mất điện.
3.Mô tả các đèn báo trên S7-200:
- Đèn đỏ SF: đèn sáng khi PLC đang làm việc báo hiệu hệ thống bị hỏng hóc.
- Đèn xanh RUN: đèn xanh sáng chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc.
- Đèn vàng STOP: đèn sáng thông báo PLC đang ở trạng thái dừng. Dừng tất cả chương
trình đang thực hiện.
- Đèn xanh Ix.x: đèn sá ng báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị của cổng.
- Đèn xanh Qx.x: đèn sáng báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 6 -
GVHD: TRẦN MẠNH HÀ
Đồ án môn học Điều khiển Logic
4.Cổng truyền thông:
S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS185 với 9 phích cắm.
- Chân 1: nối đất.
- Chân 2: nối nguồn 24VDC.
-Chân 3: truyền và nhận dữ liệu.
- Chân 4: không sử dụng.
- Chân 5: đất
- Chân 6: nối nguồn 5VDC 5 4 3 2 1
- Chân 7: nối nguồn 24VDC.
- Chân 8: Truyền và nhận dữ liệu. 9 8 7 6
- Chân 9: không sử dụng.

II.CẤU TRÚC BỘ NHỚ:
1.Phân chia bộ nhớ:
Bộ nhớ của S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong
khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn cung cấp.
Bộ nhớ có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phần các bit nhớ

đặc biệt.
+ 4 vùng nhớ gồm:
- Vùng chương trình:là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu giữ các lệnh chương trình
.Vùng này thuộc kiểu non-volatile.
- Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: từ khoá, địa chỉ trạm…Nó thuộc kiểu
non-volatile.
SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 7 -
GVHD: TRẦN MẠNH HÀ
Đồ án môn học Điều khiển Logic
- Vùng dữ liệu: là miền nhớ động, có thể truy cập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn và
từ kép. Được dùng để lưu trữ các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng , các hàm
dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ.
Vùng dữ liệu được chia thành nhiều miền nhớ nhỏ với các chức năng khác nhau.
* V Variable memory
* I Input image register
* O Output image register
* M Internal memory bits
* SM Special memory bits
V0
………………..
V1023
7 6 5 4 3 2 1
CPU212
Miền V(đọc/ghi)
I0.x(x=0:7)
………………..
I7.x(x=0:7)
Vùng đệm cổng
vào I(đọc/ghi)
Q0.x(x=0:7)

………………..
Q7.x(x=0:7)
M0.x(x=0:7)
………………..
Vùng đệm
cổng ra
Q(đọc/ghi)
Vùng nhớ
nội
M(đọc/ghi)
M15.x(x=0:7)
V0
………………..
V4095
7 6 5 4 3 2 1
CPU214
I0.x(x=0:7)
………………..
I7.x(x=0:7)
Q0.x(x=0:7)
………………..
Q7.x(x=0:7)
M0.x(x=0:7)
………………..

M31.x(x=0:7)
SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 8 -
GVHD: TRẦN MẠNH HÀ
Đồ án môn học Điều khiển Logic

SM0.x(x=0:7)
………………..
SM.x(x=0:7)
Vùng nhớ
đặc biệt
SM(chỉ đọc)
SM30.x(x=0:7
)
………………..
SM45.x(x=0:7
)
Vùng nhớ
đặc biệt
(đọc/ghi)

SM0.x(x=0:7)
………………..
SM.x(x=0:7)
SM30.x(x=0:7
)
………………..
SM85.x(x=0:7
)








+ Vùng đối tượng: được sử dụng để lưu trữ cho các đối tượng lập trình như các giá trị
tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay Timer. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các
thanh ghi của Timer, bộ đếm, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra tương tự và các
thanh ghi Accumulator(AC).
Vùng đối tượng cũng được phân ra thành nhiều vùng nhỏ.

15 ……. ……. 0
CPU212
T0(word)
:
T63
bit
T0
T63

Timer
(đọc/ghi)
C0(word)
:
C63
C0
C63
AW0(word)
:
Bộ đếm
(đọc/ghi)
Bộ đệm
cổng vào
tương
tự(chỉ đọc)
AW30
15 ……. ……. 0
CPU214
T0(word)
:
T127
bit
T0
T127
C0(word)
:
C127
C0
C127
AW0(word)

:









AW30
SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 9 -
GVHD: TRẦN MẠNH HÀ
Đồ án môn học Điều khiển Logic

AQW0(word)
:
AQW30
Bộ đệm
cổng ra
tương tự
(chỉ ghi)
AQW0(word)
:
AQW30




2.Thực hiện chương trình trong PLC S7-200

:
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi chu trình được gọi là một vòng quét
(scan). Mỗi vòng quét bắt đầu từ giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng đệm ảo, tiếp
theo là giai đoạn thực hiện chương trình.
Trong vòng quét chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh
kết thúc (MEND).
Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi. Vòng
quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung từ bộ đệm ảo tới các cổng ra.


1.Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào bộ đệm ảo



4.Chuyển dữ liệu từ bộ 2.Thực hiện
đệm ảo ra ngoại vi
chương trình


3.Truyền thông nội bộ và kiểm lỗi.
SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 10 -
GVHD: TRẦN MẠNH HÀ
Đồ án môn học Điều khiển Logic
+ Trong quá trình thực hiện chương trình nếu gặp lệnh vào ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ
dừng tất cả mọi công việc đang thực hiện, ngay cả chương trình xử lý ngắt để thực hiện
lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào ra.
+ Các chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu
báo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét.
3.Cấu trúc chưong trình trong PLC S7-200
:

Các chương trình trong PLC S7-200 có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main
program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt.
+ Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình MEND.
+ Chương trình con là một bộ phận của chương trình chính và được viết sau lệnh kết thúc
chương trình chính.
+ Chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình chính. Nếu cần sử dụng thì
chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính.


Thực hiện trong một
vòng quét.
Main program
.
.
MEND


SBR 0 Chương trình con thứ nhất
.
.
RET
SBR Chương trình con thứ n
.
.
RET

Thực hiện khi
chương trình chính gọi.

SVTH: VÕ ĐÌNH BÌNH Trang - 11 -