Đề án môn PLC: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông ở ngã tư dùng bộ điều khiển PLC OMRON
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.62 MB, 38 trang )
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA V
KHOA: ĐIỆN
Độc lập – Tự do – Hạnh p
ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MƠN HỌC PLC
Sinh viên thiết kế: 1. Lùng Đức Giang
2. Hồng Trung Hiếu
3. Lê Minh Hiếu
Giáo viên hướng dẫn: Đồn Ngọc Anh
I. ĐỀ TÀI SỐ 01: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thơng ở ngã tư
dùng bộ điều khiển PLC OMRON
II. Nội dung thuyết minh và tính tốn
1. Tổng quan về hệ thống điều khiển PLC
2. Tìm hiểu về u cầu cơng nghệ và chọn thiết bị phần cứng
3. Thuật tốn và chương trình điều khiển
4. Mơ phỏng trên phần mềm
III. Các bản vẽ ( A4)
1. Bản vẽ sơ đồ cơng nghệ
2. Bản vẽ sơ đồ kết nối thiết bị phần cứng với PLC
V. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN.
Ngày giao đề tài: Ngày tháng năm 20
Ngày hồn thành: Ngày tháng năm 20
Ngày….tháng….năm 20…
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
BỘ MƠN DUYỆT
ThS. Đồn Ngọc Anh
ThS. Bùi Thị Thanh Thủy
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 1 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU
Nền cơng nghiệp thế giới đang trên đà phát triển ngày càng cao, trong
đó vấn đề tự động điều khiển được đặt lên hàng đầu trong q trình nghiên
cứu cũng như ứng dụng cơng nghệ mới vào trong sản xuất. Nó địi hỏi khả
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 2 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
năng xử lý, mức độ hồn hảo, sự chính xác của hệ thống sản xuất ngày một
cao hơn,để có thể đáp ứng được nhu cầu về số lượng, chất lượng, thẩm mỹ
ngày càng cao của xã hội.
Sự xuất hiện máy tính vào những năm đầu thập niên 60, đã hỗ trợ con
người làm việc tốt hơn trong nhiều lĩnh vực từ kinh tế, y tế, giáo dục, quốc
phịng đến nhiều lĩnh vực khác như hàng khơng, vũ trụ. Với sự địi hỏi của
con người, những nhà nghiên cứu khơng dừng lại ở đó, nhiều thiết bị, phần
mềm ra đời chun phục vụ cho ngành cơng nghiệp, tính năng ưu biệt ln
được nâng cao.
Một trong những thiết bị phải kể đến đó là bộ PLC. Với khả năng ứng
dụng và nhiều ưu điểm nổi bậc, PLC ngày càng thâm nhập sâu rộng trong
nền sản xuất. Nhận thức được tầm quan trọng đó, nên chúng ta cần nghiên
cứu, tìm hiểu về PLC, nhằm góp phần vào cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa
đất nước.
Vấn đề tự động hóa trong cơng nghiệp để nâng cao năng suất lao động
và trong giao thơng để giảm tỷ lệ tai nạn gia thơng tại các ngã ba, ngã tư nơi
đơng xe máy và ơ tơ đi lại. Việc khảo sát và sử dụng phần mềm lập trình
PLC ZEN của hãng OMRON để điều khiển đèn giao thơng tại các ngã tư là
nội dung đồ án mà em trình bày.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 3 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC
1.1 Đặc điểm bộ điều khiển lập trình.
Hiện nay nhu cầu về một bộ điều khiển linh hoạt và có giá thành thấp
đã thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình (Programmable
Logic Control). Hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc
hay q trình hoạt động. Trong hồn cảnh đó bộ điều khiển lập trình (PLC)
đã được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng
rơle và thiết bị cồng kềnh, nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dể
dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình các lệnh logic cơ bản, ngồi ra PLC
cịn có thể thực hiện được những tác vụ khác như làm tăng khả năng cho
những hoạt động phức tạp.
Hình 1.1Sơ đồ khối bên trong PLC.
Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thái tín hiệu ở ngõ vào
được đưa về từ q trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương
trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngồi tương ứng. Với các
mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực
tiếp đến những cơ cấu tác động (actuators) có cơng suất nhỏ ở ngõ ra và
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 4 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
những mạch chuyển đổi tín hiệu (transducers) ở ngõ vào, mà khơng cần có
các mạch giao tiếp hay rơle trung gian. Tuy nhiên, cần phải có mạch điện tử
cơng suất trung gian khi PLC điều khiển những thiết bị có cơng suất lớn.
Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống mà khơng
cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây; sự thay đổi chỉ là thay đổi chương
trình điều khiển trong bộ nhớ thơng qua thiết bị lập trình chun dùng. Hơn
nữa, chúng cịn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh
hơn so với hệ thống điều khiển truyền thống mà địi hỏi cần phải thực hiện
việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời.
Về phần cứng, PLC tương tự như máy tính truyền thống và chúng có các
đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong cơng nghiệp.
+ Khả năng chống nhiễu tốt.
+ Cấu trúc dạng modul do đó dễ dàng thay thế, tăng khả năng (nối thêm
modul mở rộng vào / ra) và thêm chức năng (nối thêm modul chun dùng).
+ Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngỏ vào và ngỏ ra được
chuẩn hố.
+ Ngơn ngữ lập trình chun dùng: Ladder, Intruction, Functionchat dể
hiểu và dể sử dụng.
+ Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng.
Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc điều
khiển các máy móc cơng nghiệp và trong điều khiển q trình.
1.2 Những khái niệm cơ bản.
Bộ điều khiển lập trình là ý tưởng của một nhóm kĩ sư hãng General
Motors. Vào năm 1968 họ đã đề ra các chỉ tiêu kĩ thuật nhằm đáp ứng những
u cầu điều khiển trong cơng nghiệp:
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 5 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
+ Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích hợp
trong nhà máy
+ Cấu trúc dạng modul để dễ dàng bảo trì và sửa chữa.
+ Tin cậy hơn trong mơi trường sản xuất của nhà máy cơng nghiệp.
+ Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ hơn mạch rơle chức
năng tương đương.
Những chỉ tiêu này tạo sự quan tâm của các kĩ sư thuộc nhiều ngành
nghiên cứu về khả năng ứng dụng của PLC trong cơng nghiệp. Các kết quả
nghiên cứu đã đưa ra thêm một số u cầu cần phải có trong chức năng của
PLC: tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản được hỗ trợ thêm các lệnh về tác
vụ định thời, tác vụ đếm, sau đó là các lệnh xử lý tốn học, xử lý bảng dữ
liệu, xử lý xung tốc độ cao, tính tốn số liệu số thực 32 bit, xử lý thời gian
thực đọc mã mạch, vv...
Đồng thời sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều kết quả
như bộ nhớ lớn hơn, số lượng ngõ vào / ra nhiều hơn, nhiều modul chun
dùng hơn. Vào những năm 1976 PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào / ra
bằng kĩ thuật truyền thơng, khoảng 200 mét.
Các họ PLC của các hãng sản xuất phát triển từ loại hoạt động độc lập
chỉ với 20 ngõ vào / ra và dung lượng bộ nhớ chương trình 500 bước đến các
PLC có cấu trúc modul nhằm dễ dàng mở rộng thêm khả năng và các chức
năng chun dùng khác:
+ Xử lý tín hiệu liên tục (analog).
+ Điều khiển động cơ servo, động cơ bước.
+ Truyền thơng.
+ Số lượng ngõ vào/ra.
+ Bộ nhớ mở rộng.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 6 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
Với cấu trúc modul cho phép chúng ta mở rộng hay nâng cấp một hệ thống
điều khiển dùng PLC với chi phí và cơng sức ít nhất
Bảng 1.1: So sánh đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển.
Chỉ tiêu so sánh
Rơ le
Giá thành từng
Khá thấp
Thấp
Cao
Thấp
Chức năng
Kích thước
Lớn
Rất gọn
Khá gọn
Rất gọn
vật ly
Tốc độ điều
Chậm
Rất nhanh
Khá nhanh
Nhanh
khiển
Khả năng chống
Xuất sắc
Tốt
Khá tốt
Tốt
nhiễu
Lắp đặt
Mất thời
Mất thời
Mất nhiều
Lập trình và
gia thiết
gian thiết
thời gian lập
lắp đặt đơn
kế lắp
kế
trình
giản
đặt
Khơng
Có
Có
Có
tạp
Để thay đổi điều
Rất khó
Khó
Khá đơn giản
Rất đơn giản
khiển
Cơng tác bảo trì
Kém có
Kémnếu
Kém có nhiều
Tốtcác
rất nhiều
IC được
mạch điện tử
modul được
Khả năng điều
Mạch số
Máy tính
PLC
khiển tác vụ phức
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 7 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
cơng tắc
hàn
chun dùng
tiêu chuẩn
hóa
Theo bảng so sánh, PLC có những đặc điểm về phần cứng và phần
mềm làm cho nó trở thành bộ điều khiển cơng nghiệp được sử dụng rộng
rãi.
1.3 Cấu trúc phần cứng của PLC.
PLC gồm ba khối chức năng cơ bản: Bộ vi xử lý, bộ nhớ, bộ vào / ra.
Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm PLC
thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương
trình trạng thái ngỏ ra được cập nhật và lưu trữ vào bộ nhớ đệm sau đó trạng
thái ngỏ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng mở các tiếp điểm kích hoạt
các thiết bị tương ứng, như vậy sự hoạt động của các thiết bị được điều
khiển hồn tồn tự động theo chương trình trong bộ nhớ, chương trình được
nạp vào PLC thơng qua thiết bị lập trình chun dùng.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 8 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC
1.3.1 Bộ xử lý trung tâm (CPU Center Processing Unit).
Bộ xử lý trung tâm điều khiển và quản lý tất cả hoạt động bên trong của
PLC.Việc trao đổi thơng tin giữa CPU, bộ nhớ và khối vào ra được thực hiện
thơng qua hệ thống bus dưới sự điều khiển của CPU. Một mạch dao động
thạch anh cung cấp xung clock tần số chuẩn cho CPU thường là 1 hay 8 MHz,
tùy thuộc vào bộ xử lý được sử dụng.Tần số xung clock xác định tốc độ hoạt
động của PLC và được dùng để thực hiện sự đồng bộ cho tất cả các phần tử
trong hệ thống.
1.3.2 Bộ nhớ và bộ phận khác:
Tất cả các PLC đều dùng các loại bộ nhớ sau:
+ ROM (Read Only Memory): đây là bộ nhớ đơn giản nhất (loại chỉ
đọc) nó gồm các thanh ghi, mỗi thanh ghi lưu trữ một từ với một tín hiệu
điều khiển, ta có thể đọc một từ ở bất kỳ vị trí nào. ROM là bộ nhớ khơng
thay đổi được mà chỉ được nạp chương trình một lần duy nhất.
+ RAM (Random Access Memory): là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, đây
là bộ nhớ thơng dụng nhớ để cất giữ chương trình và dữ liệu của người sử
dụng. Dữ liệu trong RAM sẽ bị mất khi mất điện. Do đó điều này được giải
quyết bằng cách ln ni RAM bằng một nguồn pin riêng.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 9 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
+ EEPROM: Đây là loại bộ nhớ ma nó kết hợp sự truy xuất linh hoạt
của RAM và bộ nhớ chỉ đọc khơng thay đổi ROM trên cùng một khối, nội
dung của nó có thể xố hoặc ghi lại bằng điện tuy nhiên cũng chỉ được vài
lần.
+ Bộ nguồn cung cấp: Bộ nguồn cung cấp của PLC sử dụng hai loại
điện áp AC hoặc DC, thơng thường nguồn dùng cấp điện áp 100 đến 240V,
50/60 Hz, những nguồn DC thì có các giá trị: 5V,24V DC
+ Nguồn ni bộ nhớ: Thơng thường là pin để mở rộng thời gian lưu
giữ cho các dữ liệu có trong bộ nhớ, nó tự chuyển sang trạng thái tích cực
nếu dung lượng tụ cạn kiệt và nó phải thay vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ
nhớ khơng bị mất đi
+ Cổng truyền thơng: PLC ln dùng cổng truyền thơng để trao đổi dữ
liệu chương trình, các loại cổng truyền thơng thường dùng là: RS232, RS432,
RS 485.Tốc độ truyền thơng tiêu chuẩn: 9600baud.
+ Dung lượng bộ nhớ: Đối với PLC loại nhỏ thì bộ nhớ có dung lượng
cố định (thường là 2K) dung lượng chỉ đủ đáp ứng cho khoảng 80% hoạt
động điều khiển cơng nghiệp do giá thành bộ nhớ giảm liên tục do đó các nhà
sản suất PLC trang bị bộ nhớ ngày càng lớn hơn cho các sản phẩm của họ.
1.3.3 Khối vào ra.
Mọi hoạt động xử lý tin hiệu bên trong PLC có mức điện áp 5V DC; 15V
DC (điện áp cho TTL, CMOS) trong khi tín hiệu điều khiển bên ngồi có thể
lớn hơn nhiều, thường là 24V DC đến 240V DC với dịng lớn.
Như vậy khối vào ra có vai trị là mạch giao tiếp giữa mạch vi điện tử của
PLC với các mạch cơng suất bên ngồi, kích hoạt các cơ cấu tác động: Nó
thực hiện sự chuyển đổi các mức điện áp tín hiệu và cách ly. Tuy nhiên khối
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 10 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
vào ra cho phép PLC kết nối trực tiếp với các cơ cấu tác động có cơng suất
nhỏ (<= 2A) nên khơng cần các mạch cơng suất trung gian hay rơle trung gian.
Có thể lựa chọn các thơng số cho các ngõ ra, vào với các u cầu điều
khiển cụ thể:
Ngõ vào: 24V DC; 110V AC hoặc 220V AC
Ngõ ra: Dạng rơle, transistor hay triac.
+ Loại ngõ ra dùng rơle: có thể nối với cơ cấu tác động làm việc với
điện áp AC hay DC, cách ly dạng cơ nên đáp ứng chậm.
+ Loại ngõ ra dùng triac: Kết nối được giữa cơ cấu tác động làm việc
với điện áp AC hoặc DC có giá trị từ 5V đến 242V, chiu được dịng nhỏ hơn
so với dùng rơle nhưng tuổi thọ cao và tần số đóng mở nhanh.
+ Loại ngõ ra dùng transistor: Chỉ nối cơ cấu tác động làm việc với
điện áp từ 5V đến 30V DC, tuổi thọ cao và tần số đóng mở nhanh.
Tất cả các ngõ vào/ra đều được cách ly quang trên các khối vào ra. Mạch
cách ly quang dùng một diode phát quang và một transistor quang. Mạch này
cho phép tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu điện áp cao xuống mức tín
hiệu chuẩn hơn nữa mạch này có tác động chống nhiễu khi chuyển cơng tắc
và bảo vệ q áp từ nguồn điện cung cấp (có thể tới 1500V).
1.3.4 Thiết bị lập trình:
Trên các PLC loại lớn kết họp với máy tính thường lập trình với sự hổ trợ
của phần mềm VDU (Visual Display Unit) ở đây bàn phím, màn hình được
nối với PLC thơng qua cổng nối tiếp, thường là RS485, các VDU hổ trợ rất
tốt cho việc lập trình dạng ngơn ngữ ladder kể các chú thích trong chương
trình để dễ đọc hơn.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 11 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC ZEN CỦA OMRON
2.1. Giới thiệu PLC
2.1.1. Khái niệm về PLC.
PLC là chữ viết tắt của "Programmable Logic Controller" được hiểu
là bộ điều khiển có khả năng lập trình được. Chương trình do con người lập
ra và nạp vào bộ nhớ của PLC sau đó PLC sẽ thực hiện logic của q trình
điều khiển, PLC thực chất là một Modull hố của q trình điều khiển thiết
bị bằng vi mạch (IC). Về mặt cấu trúc PLC được thiết kế dựa trên những
ngun tắc kiến trúc máy tính. Nó chính là một máy tính cơng nghiệp để thực
hiện một dãy q trình sản xuất và thường gắn ngay tại nơi sản xuất để
thuận tiện cho việc vận hành và theo dõi.
Hiện nay trên thế giới PLC được sản xuất rất đa dạng về chủng loại,
do các hãng sản xuất như: Mitsubisi, Omron, Siements, Fefaus…
2.2 Giới thiệu bộ điều khiển lập trình ZEN của Omron
a, Các đặc trưng cơ bản cũng là ưu điểm của ZEN:
– Tiết kiệm khi điều khiển tự động hố cỡ nhỏ.
Một bộ xử lý trung tâm cung cấp 12 đầu vào và 8 đầu ra (đối với khối
CPU 20 cổng vào ra). Thích hợp sử dụng cho các điều khiển cỡ nhỏ như hệ
thống cung cấp nước cho nhà cao tầng hay điều khiển ánh sáng cho các văn
phịng cơng sở
– Hoạt động dễ dàng với một hệ điều khiển giá rẻ.
Lập trình ladder trực tiếp từ bộ xử lý trung tâm. Chương trình ladder có
thể dễ dàng được copy.
– Bảng điều khiển nhỏ hơn.
Zen có kích thước rất nhỏ 90 x 70 x 56 mm ( chiều cao x chiều rộng x
chiều sâu ) rất thuận lợi cho việc lắp đặt.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 12 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
– Dễ dàng trong việc lắp ráp và nối dây.
Việc gá đặt dễ dàng với một rãnh nhỏ phía mặt sau. Sẵn có các Timer
và Counters vì vậy chỉ cần nối dây cho nguồn cấp và các cổng vào ra. Thao
tác kết nối đơn giản chỉ cần dùng một tuốc nơ vít.
– Có thể kết hợp với các module mở rộng tăng số lượng các đầu vào ra.
Số lượng đầu vào ra của Zen có thể lên tới 24 đầu vào và 20 đầu ra
nhờ kết hợp thêm 3 module mở rộng.
– Biện pháp khắc phục khi mất điện.
EEPROM vẫn lưu trữ chương trình và dữ liệu cài đặt hệ thống khi
khơng cấp điện tới ZEN. Các dữ liệu về thời gian, counter, holding timer và
các bit làm việc vẫn được lưu nhờ sử dụng một nguồn ni.
– Dễ dàng lưu trữ và copy chương trình.
Sử dụng một băng từ nhớ có thể dễ dàng lưu trữ và copy chương trình
– Có thể lập trình và theo kiểm tra hoạt động từ một máy vi tính.
Phầm mềm Zen Support cung cấp một cách hồn chỉnh cho q trình mơ
phỏng trên máy vi tính.
– Dung lượng đóng cắt lớn hơn.
Cơng tắc đầu ra có thể chịu dịng 8A (250VAC). Các cơng tắc đều độc
lập với nhau.
– Đầu vào xoay chiều.
Đối với CPU có nguồn cấp đầu vào xoay chiều, có thể kết nối trực
tiếp với điện áp từ 100V đến 240V
– Lập trình dễ dàng.
Có thể đặt cho bit đầu ra 3 sự hoạt động khác nhau.
– Các Timer phong phú.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 13 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
Mỗi Timer đều hỗ trợ 5 kiểu hoạt động và 3 kiểu thang chia thời gian.
Cùng với 8 holding Timers có thể giữ trạng thái Timer khi nguồn cấp bị ngắt.
– Counter có thể đếm tăng và đếm giảm.
Có sẵn 16 Counter có thể điều khiển đếm tăng hoặc đếm giảm. Sử
dụng bộ so sánh có thể lập trình cho nhiều đầu ra từ 1 Counter.
Hỗ trợ Timer hoạt động theo ngày hoặc theo mùa.Khối CPU với sẵn có
chức năng đơng hồ và lịch hỗ trợ 16 Weekly Timer và Calendar Timer.
Calendar Timer hỗ trợ điều khiển theo mùa, còn Weekly Timer hỗ trợ điều
khiển theo ngày giờ.
– Đầu vào tương tự trực tiếp.
Khối CPU với đầu vào nguồn cấp 1 chiều có 2 đầu vào tương tự ( từ
0V đến 10V ) và 4 bộ so sánh tương tự.
– Bảo dưỡng dễ dàng hơn.
Sử dụng chức năng hiển thị của khối CPU để hiển thị tin nhắn do
người sử dụng cài đặt về ngày, thời gian và các dữ liệu khác.
– Đèn màn hình sáng lâu hơn trong điều kiện làm việc tối.
Có thể đặt cho đèn màn hình tắt sau 2, 10 hay 30 phút, cũng có thể đặt
chế độ đèn ln sáng. Với chức năng hiển thị, đèn màn hình cũng có thể bật
sáng khi một tin nhắn hiển thị.
– Lọc nhiễu đầu vào.
Mạch lọc nhiễu đầu vào ngăn chặn nhiễu đầu vào.
– Sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Có thể hiển thị 6 ngơn ngữ. Hỗ trợ chức năng phân biệt giờ theo mùa.
– Bảo mật chương trình.
Chương trình có thể được bảo vệ nhờ cài đặt password.
b. Phân loại Zen
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 14 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
Bộ lập trình Zen được phân biệt dựa vào các yếu tố sau:
– Sử dụng nguồn AC hay DC
Zen xoay chiều ( nếu nguồn cấp AC)
Zen một chiều ( nếu nguồn cấp DC)
– Có màn hình LCD
– Có đồng hồ thời gian theo tuần và năm hay khơng.
– Có đầu vào Analog hay khơng.
2.3 Các loại ZEN phiên bản V2
ZEN10C1ARAV2
ZEN10C1DRDV2
ZEN10C1DTDV2
ZEN20C1ARAV2
ZEN20C1DRDV2
ZEN20C1DTDV2
ZEN10C2ARAV2
ZEN10C2DRDV2
ZEN10C2DTDV2
ZEN20C2ARAV2
ZEN20C2DRDV2
ZEN20C2DTDV2
ZEN10C3ARAV2
ZEN10C3DRDV2
ZEN20C3ARAV2
ZEN20C3DRDV2
ZEN10C4ARAV2
ZEN10C4DRDV2
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 15 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
Bộ xử lý trung tâm 10 cổng vào ra:
Bộ xử lý trung tâm 20 cổng vào ra:
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 16 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
2.4 Nối nguồn –ngõ vào – ngõ ra cho ZEN
Cấu trúc bên ngồi của Zen
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 17 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
Nối ngõ vào ra cho Zen
2.5 Đặc tính kỹ thuật
1. Đặc tính ngõ vào cho loại dùng nguồn AC
Điện áp ngõ vào :100V đến 240v (+10%15%) 50/60Hz
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 18 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
Tổng trở ngõ vào :0,15mA ở 100VAC,0,35mA ở 240VAC
Điện áp đóng (mức 1); 80VAC min
Điện áp đóng (mức 0); 25VAC max
Thờ gian đáp ứng cần thiết cho trạng thái đống cắt
Ở 100VAC là 50ms hay 70ms (dùng chức năng lọc nhiễu ngõ vào)
Ở 240VAC là 50ms hay 120ms (dùng chức năng lọc nhiễu ngõ vào)
2.Đặc tính ngõ vào dùng nguồn DC
Điện áp ngõ vào :24VDC(+10%15%)
Tổng trở ngõ vào :4,8kΩ
Dịng điện ngõ vào ;5mA
Điện áp đóng (mức 1); 16VDC min
Điện áp đóng (mức 0); 5VDC max
3.Đặc tính ngõ ra alalog (I4,I5)
Khoảng điện áp ngõ vào :0Vđến 10v
Tổng trở ngõ vào :150kΩ
Độ phân dải;0.1V
4.Đặc tính ngõ ra
Dịng điện cực đại của tiếp điểm : 8A ở 250VAC,5V ở 24VAC
Tuổi Thọ của rơ le: VỀ điện 50.000 lần vận hành.
Về cơ 10 triệu lần vận hành
Thời gian đáp ứng cần thiết khi đóng :15 ms
Thời gian đáp ứng cần thiết khi ngắt :5 ms
5.Đặc tính kỹ thuật chung
Nguồn cung cấp
Loại AC: 100VAC đến 240 VAC (cho phép 85 VAC264VAC)
Loại DC: 24VDC (cho phép 20.4 VDC 26.4 VDC)
Cơng suất tiêu thụ.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 19 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
Loại AC 30VA max
Loại DC 6,5VA max
Điện trở cách nhiệt giữ nguồn AC cung cấp và đầu nối ngõ ra,đầu nối
ngõ vào: 20MΩ min (ở 500VDC)
Nhiệt độ mơi trường cho phép: 0 độ C đến 55 độ C
Độ ẩm mơi trường cho phép : 10% đến 90%
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT
BỊ PHÙ HỢP
3.1. Đặt vấn đề
3.1.1 u cầu cơng nghệ
Trước tình hình hiện nay phương tiện tham gia giao thơng ngày càng
tăng nhanh và hệ thống giao thơng nước ta ngày càng phức tạp. Dẫn đến tình
trạng ùn tắc và tai nạn giao thơng ngày càng tăng. Vì vậy để đảm bảo giao
thơng được an tồn và thơng suốt thì việc sử dụng các hệ thống tín hiệu điều
khiển và phân luồng ở các nút giao thơng là cần thiết. Với tầm quan trọng
như vậy hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng cần đảm bảo các u cầu
sau:
đảm bảo hoạt động một cách chính xác, liên tục trong một thời gian
dài
độ tin cậy cao
đảm bảo làm việc ổn định lâu dài
dễ quan sát cho người đi đường
chi phí nhỏ, tiết kiệm năng lượng.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 20 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
3.2: Ngun tắc hoạt động của đèn giao thơng
Cấu tạo
Hệ thống đèn giao thơng hay là đèn điều khiển giao thơng gồm hai cột
đèn chính được lắp đặt tại hai đầu của hai làn đường khác nhau ở ngã tư.
Mỗi một cột đèn gồm 3 đèn chính gồm: đèn xanh, đèn vàng và đèn đỏ
Ngồi ra, mỗi một hệ thống đèn có một hộp điều khiển từ đó sẽ phát ra
tín hiệu điều khiển đèn.Tín hiệu điều khiển của đèn từ CPU thơng qua các
cổng ra rồi đến các rơle, rồi qua hệ thống dây nối đến các đèn.
Ngun tắc hoạt động
Từ 6 giờ > 7 giờ các đèn làm việc ở chế độ 1
Từ 8 giờ > 11 giờ các đèn làm việc ở chế độ 2
Từ 11 giờ > 14 giờ các đèn làm việc ở chế độ 1
Từ 14 giờ > 17 giờ các đèn làm việc ở chế độ 2
Từ 17 giờ > 19 giờ các đèn làm việc ở chế độ 1
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 21 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
Từ 19 giờ > 22 giờ các đèn làm việc ở chế độ 2
Từ 22 giờ > 6 giờ ngày hơm sau các đèn làm việc ở chế độ 3
Chế độ 1: Xanh 10 giây, đỏ 20 giây, vàng 5
Chế độ 2: Xanh 20 giây, đỏ 30 giây, vàng 10
Chế độ 3: đèn vàng nhấp nháy 2 giây, tắt 2 giây
3.3 Lựa chọn phần cứng
Hệ Thống phần cứng sử dụng gồm :
+ PLC ZEN của OMRON loại PLC 10C4DRDV2
+ Cột tín hiệu giao thơng bát giác 2,63,9m
+ Modul mở rộng ZEN8E1DR
+ Đèn giao thơng D200XanhVàng –Đỏ
+ Cáp lập trình ZENCIF01 cho PLC ZEN
3.3.1 PLC 10C4DRDV2
Thơng tin của PLC
Bộ CPU loại kinh tế có LCD
Số đầu vào ra 10
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 22 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
Nguồn đầu vào 6 (100240VAC,1224vDC
Số đầu vào 6(100240VAC,1224VDC),số đầu ra 4 role
Lịch đồng hồ có
Đầu vào tương tự có
Mở rộng (module mở rộng tối đa được 3 mudule), số đầu vào ra 8 . số đầu
vao 4 số đầu ra 4 role
Hoạt động :
Phương phái điều khiển :Điều khiển theo chương trình đã lưu.
Phương pháp điều khiển đàu vào ra : Qt theo chu kỳ
Ngơn ngữ lập trình : Bậc thang
Dung lượng chương trình 96 dịng (gồm 3 đầu vào dịng vaf 1 dầu ra dịng 0
Số I/O tối đa 44 đầu
Các phím thao tác :8 (4 phím mũi tên và 4 phím chức năng)
Đầu vào AC:
Điện áp ON tối thiểu 80VAC
Điệp áp OFF tối đa 25VAC
Đầu vào DC:
Điện áp ON tối thiểu 8VDC
Điện áp OFF tối đa 5VDC
Ni bộ nhớ:
Bằng EEPROM hoặc card nhớ tùy chọn: chương trình điều khiển .Thơng số
thiết lập .
Ram lưu bằng tụ hoặc card nhớ tùy chọn : Bít có lưu Timer có counter có lưu
bằng tụ hoặc card nhớ tùy chọn :Lịch đồng hồ
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 23 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
3.3.2 Cột tín hiệu giao thơng bát giác 2.63.9m
Cột đèn tín hiệu giao thơng , thân cột hình bát giác ,kiểu cột đơn chiều cao từ
2.63.9m ,lắp đèn giao thơng dọc thân cột...
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 24 Lớp: ĐT1Đ17
Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện o0o Đồ án PLC
3.3.3 Modul mở rộng ZEN8E1DR
ZEN8E1DR
Modul mở rộng 4 vào DC, 4 ra role ,1224 DC
3.3.3 Đèn giao thơng D200Xanh –Vàng –Đỏ
Đèn giao thơng D200Xanh –Vàng –Đỏ
Đèn tín hiệu giao thơng do Châu Gia Phát sản xuất từ các linh kiện của Đài
Loan ,chun dụng cho đèn giao thơng , có độ bền vượt trội
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hồng Trung HIếu 25 Lớp: ĐT1Đ17
