Đồ án Điều khiển đèn giao thông: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông tại ngã tư dùng bộ điều khiển PLC S7-200

Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

LỜI  NĨI  ĐẦU
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế là tốc độ ra  
tăng khơng ngừng về  các loại phương tiện giao thơng. Sự  phát triển nhanh  
chóng của các phương tiện giao thơng đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao 
thơng xảy ra rất thường xun .Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao để đảm bảo 
giao thơng thơng suốt  và sử dụng đèn điều khiển giao thơng ở những ngã tư,
những nơi giao nhau của các làn đường là một giải pháp .
 Để viết chương trình điều khiển đèn giao thơng ta có thể viết trên nhiều hệ 
ngơn ngữ khác nhau . Nhưng với những ưu điểm vượt trội của PLC S7­ 200 
như:  giá thành hạ , dễ thi cơng , sửa chữa , chất lượng làm việc ổn định linh 
hoạt…. nên ở đây tơi đã  chọn hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC 
(Programmble Logic Control) với ngơn ngữ lập trình của S7 – 200 để viết 
chương trình điều khiển đèn giao thơng .
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế và những ham muốn hiểu biết về về 
lĩnh  vực  này  ,  tôi  xin chọn đề  tài làm đồ  án môn học về  : “ Thiết kế  hệ 
thống điều khiển đèn giao thông tại ngã tư  dùng bộ  điều khiển PLC S7 ­  
200”. Mục đích của đề  tài này là hiểu biết về các thiết bị  tự  động số, các giải  
pháp tự động hố tích hợp tồn diện thơng qua PLC S7 – 200 và quan trọng nhất 
là những  ứng dụng của PLC trong cuộc sống ( Điều khiển đèn giao thơng , tự 
động số trong mọi lĩnh vực của ngành sản xuất . . )


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ 
TRÌNH (PLC) VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC S7­300 CỦA 
SIEMENS
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH 
PLC
1.1.1. Giới thiệu chung về hệ thống điều khiển logic khả trình PLC 
Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control), viết tắt 
thành PLC là loại thiết bị  được  ứng dụng rất rộng rãi trong tự  động hố xí 
nghiệp cơng nghiệp và rất nhiều lĩnh vực khác. Thiết bị cho phép thực hiện linh  
hoạt các thuật tốn điều khiển số  thơng qua ngơn ngữ  lập trình, các thuật tốn  
này có thể  sửa đổi và thay thế  một cách nhanh chóng và dễ  dàng cho phù hợp 
với từng u cầu cơng nghệ. PLC được thiết kế có sẵn giao diện cho các thiết  
bị  vào/ra và có thể  lập trình với ngơn ngữ  lập trình đơn giản và dễ  hiểu, chủ 
yếu giải quyết các phép tốn logic và chuyển mạch, cho phép các kĩ sư  khơng 
u cầu cao về máy tính và ngơn ngữ máy tính cũng có thể sử dụng được. PLC  
là một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật tốn và dễ trao đổi thơng tin 
với các PLC khác hoặc với máy tính 
1.1.2. Cấu trúc chung của PLC 
PLC gồm có 5 thành phần cơ bản:  ­ Module xử lý tín hiệu 
­ Module nhớ 
­ Module nguồn 
­ Mơ đun vào/ra 
­ Thiết bị lập trình 
Sơ đồ của một bộ PLC cơ bản được biểu diễn trên hình 1.1 


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

Hình 1. . Cấu trúc chung của PLC
Ngồi  các module chính này, các PLC cịn có các module phụ  trợ  như 
module kết nối mạng, các module đặc biệt để xử lý tín hiệu như module kết nối  
với   các   can   nhiệt,   module   điều   khiển   động   cơ   bước,   module   kết   nối   với 
encoder, module đếm xung vào .v.v..
1.1.3. Ngun lý hoạt động của PLC 
Khi chạy, một chương trình PLC chia làm 3 giai đoạn chính: 
Giai đoạn 1: Đọc tín hiệu đầu vào 
Giai đoạn này bộ vi xử lý “chụp lại” trạng thái logic của các đầu vào rồi truyền 
hình ảnh nhận được vào bộ nhớ dữ liệu. 
Giai đoạn 2: Thực hiện chương trình 
Thực hiện các phép tốn logic chứa trong bộ nhớ chương trình lần lượt từ  đầu  
đến cuối bằng cách sử  dụng “hình  ảnh” của trạng thái đầu vào chứa trong bộ 
nhớ  dữ  liệu. Kết quả  của mỗi phép tốn logic (hình  ảnh đầu ra) lại được lưu  
trong bộ nhớ dữ liệu. 
Giai đoạn 3: Xuất kết quả ra 
Sao chép lại tồn bộ  các trạng thái logic hình ảnh của đầu ra (lưu trong bộ nhớ 
dữ liệu) ra các module đầu ra để điều khiển các thiết bị bên ngồi. 
Như vậy, ta có thể khái qt một chu trình làm việc của PLC như sau: 


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

Hình 1. 2. Chu trình làm việc của PLC
1.1.4. Bài tốn thiết kế hệ điều khiển PLC
Đối với một bài tốn thiết kế điều khiển PLC ta cần theo các bước sau: 
­ Tìm hiểu, phân tích u cầu cơng nghệ,
­ Xác định đối tượng điều khiển của hệ thống,
­ Xác định loại và số lượng tín hiệu đầu vào và ra, lập bảng phân cơng địa  
chỉ vào/ra
­ Vẽ giản đồ thời gian hoặc lưu đồ thuật tốn cho các tín hiệu vào/ ra
­ Lựa chọn ngơn ngữ lập trình và loại PLC tương ứng
­ Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 
­ Viết chương trình điều khiển
­ Chạy mơ phỏng và kiểm tra lỗi
­ Nạp chương trình vào PLC
­ Chạy thử và kiểm tra
­   Nếu   tốt   ta   tiến   hành   nạp   chương   trình   vào   EPROM   và   tạo   tài   liệu  
chương trình.


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

Hình 1. 3. Trình tự các bước thiết kế bài tốn điều khiển PLC
1.1.5. Phân tích lựa chọn chủng loại PLC 
 Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hãng sản xuất PLC như Siemen, Omron,  
ABB, Mitshubishi, LG...., mỗi hãng đều có những tính năng và  ưu điểm riêng. 

Với mục đích đa dạng về  chủng loại để   em được làm quen với các hãng PLC 
khác nhau, vì vậy đề  tài lựa chọn bộ  PLC S7­200 của hãng Siemens để  nghiên 
cứu.   Bộ   PLC   S7­200   là   bộ   PLC   thơng   dụng,   tính   năng   mạnh   mẽ   của   hãng 
Siemens, bộ  PLC S7­200 phù hợp với các yêu cầu điều khiển tự  động từ  đơn  
giản đến phức tạp.


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

2.1. BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC S7­200 CỦA SIEMEN
2.1.1.Cấu trúc của CPU224 gồm: 
4096 từ đơn (Word) để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ 
ghi/đọc được và khơng bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. 
2560 từ đơn để lưu dữ liệu.
14 cổng vào logic và 10 cổng ra logic Có thể ghép nối thêm 7 modul 
mở rộng
Tổng số cổng vào ra cực đại là 128 cổng vào và 128 cổng ra.
256 bộ tạo thời gian trễ, trong đó có 4 timer có độ phân giải 1ms, 
16 timer có độ phân giải 10ms, 236 timer có độ phân giải 100ms.
256 bộ đếm được chia làm 2 loại, một loại chỉ đếm lên (CTU), 
một loại vừa đếm lên vừa đếm xuống (CTUD).
256 bit nhớ đặc biệt (lư u tr ạ ng thái b ằ ng t ụ hoặ c pin) và 112 
bít (l ư u trong EEPROM) dùng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặc chế 
độ làm
việc.
Tốc độ thực hiện lệnh: 0.37µs 

cho 1 lệnh logic Tích hợp đồng hồ thời 
gian thực.
Tích hợp cổng truyền thơng RS­485
Có các chế độ ngắt: ngắt truyền thơng, ngắt theo sườn 
xung, ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ 
cao


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

Dữ liệu khơng bị mất trong khoảng thời gian 190giờ kể 
từ khi PLC bị mất điện2 đầu vào tương tự độ phân giải 8 bit
   2.1.2.Mơ tả các đèn báo trên PLC S7­200:
Đèn đỏ SF: đèn sáng khi PLCđang làm việc báo hiệu hệ thống bị 
hỏng hóc.  
Đèn xanh RUN: đèn xanh sáng chỉ định PLC đangở chế độ làm 
việc.
Đèn vàng STOP: đèn sáng thơng báo PLC đang ở trạng thái dừng. Dừng 
tất cả  chương trình đang thực hiện.
Đèn xanh Ix.x : đèn sáng báo hiệu trạng thái của tín hiệu của cổng vào 
đang ở  mức logic 1 ngược lại là mức logic 0.
Đèn xanh Qx.x : đèn sáng báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị 
logic của  cổng ra đang ở mức logic 1, ngược lại là mức logic 0.
2.1.3.Cổng truyền thơng:
Chân 1: nối đất.
Chân 2: nối nguồn 24VDC.  Chân 3: 

truyền và nhận dữ liệu.  Chân 4: khơng 
sử dụng.  Chân 5: nối đất. Chân 6: nối 
nguồn 5VDC  Chân 7: nối nguồn 24VDC. 
Chân 8: Truyền và nhận dữ liệu.  Chân 9: 
khơng sử dụng
2.1.4.Các ưu điểm của PLC so với mạch điện đấu dây thuần t:
Kích cỡ nhỏ.
Thay đổi thiết kế dễ dàng và nhanh khi có u cầu về kỹ thuật,qui 
trình cơng  nghệ.
Có chức năng chẩn đốn lỗi và ghi đè.
Các ứng dụng của S7­200 có thể dẫn chứng bằng tài liệu.
Các ứng dụng được phân bố nhân bản nhanh chóng và thuận tiện.
S7­200 có thể điều khiển hồng loạt các ứng dụng khác nhau trong tự 


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

động  hố.Với cấu trúc nhỏ gọn,có khả năng mở rộng, giá rẻ và một tập lệnh 
Simatic mạnh của  S7­200 là một lời giải hồn hảo cho các bài tốn tự động hố 
vừa và nhỏ. Ngồi ra S7­200  cịn có các ưu điểm sau đây :
- Cài đặt, vận hành đơn giản. 

-

Các CPU có thể  sử  dụng trong mạng,trong hệ  thống phân tán hoặc sử 
dụng 

đơn lẻ.

-

Có khả năng tích hợp trên qui mơ lớn. 

-

Ứng dụng cho các điều khiểnđơn giản và phức tạp. 

-

Truyền thơng mạnh. 
2.1.5.  Kết nối PLC với máy tính để lập trình và nạp chương trình
-

2.1.6. Cấu trúc bộ nhớ.
a, Cấu trúc 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 tồn 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 non­volatile.
-

Vùng  tham  số:  là  miền  lưu  giữ  các  tham  số  như:  từ  khố,  địa  chỉ  

Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

trạm…Nó thuộc kiểu non­volatile.
-

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 tốn, các hàm 
truyền thơng, lập  bảng , các hàm dịch chuyển, xoay vịng 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

2.1.7.  Địa chỉ các vùng nhớ của S7­200 CPU 224
Đầu vào (Input): I0.0→I0.7; I1.0→I1.5; 
I2.0→I2.7 Đầu ra (Output): Q0.0→Q0.7; 
Q1.0→Q1.1 Bộ đệm ảo đầu vào: I0.0→I15.7 
(128 đầu vào)
Bộ đệm ảo đầu ra: Q0.0→Q15.7 (128 đầu ra) 

Đầu vào tương tự: AIW0→AIW62
Đầu ra tương tự: AQW0→AQW62 Vùng nhớ 
V: VB0→VB5119 Vùng nhớ L: LB0→LB63
Vùng nhớ M: M0.0 → M31.7
3.1 Cài đặt và sử dụng phần mềm STEP 7 – Micro/win 32
+ Những u cầu đối với máy tính PC”
Máy tính cá nhân PC, muốn cài đặt được phần mềm STEP 7­Micro/Win phải  
thoả mãn những u cầu sau đây:


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

­ 640 Kbyte RAM (ít nhất phải có 500 Kbyte bộ nhớ cịn trống).
­ Màn hình 24 dịng , 80 cột ở chế độ văn bản.
­ Cịn khoảng 2 Mbyte trống trong ổ đĩa cứng.
­ Có hệ điều hành MS­DOS ver. 5.0 hoặc cao hơn.
tiếp 

­ Bộ  chuyển đổi RS232­RS485 phục vụ  ghép nối truyền htơng trực 
giữa máy tính và PLC. (truyền thơng online)
Truyền   thơng   giữa   STEP   7­Micro/Win   với   S7­200   CPU     qua   cổng  
truyền  thơng  ở   phía   đáy  của  PLC.   Sử  dụng  cáp  có  bộ  chuyển   đổi 
RS232­RS485, được gọi là cáp PC/PPI, để  nối máy tính với PLC tạo 
thành mạch truyền thơng trực tiếp.

Cắm 1 đầu của cáp PC/PPI với cổng truyền thơng 9 chân của PLC, cịn đầu kia  

với cổng truyền thơng nối tiếp RS­232C của máy PC. Nếu máy PC có cổng  
truyền thơng nối tiếp RS232 với 25 chân, thì phải ghép nối qua bộ  chuyển đổi 
25 chân/9 chân để có thể ghép nối với cáp truyền thơng PC/PPI.
+ Cài đặt phần mềm lập trình STEP 7­Micro/Win 32.
Sau khi kiểm tra bộ nhớ, ổ đĩa cứng hồn tồn có đủ khả năng để cài phần mềm  
STEP 7­Micro/Win vào ổ cứng, thì lần lượt tiến hành các bước:
1/ Chèn đĩa CD vào ổ CD máy tính.
2/ Kích chuột vào nút “ Start “ để mở menu Window.
3/ Kích chuột vào mục Run của menu.
4/ Nếu cài đặt từ:
Disk A: Trong hộp thoại Run, gõ a:\setup và kích OK hoặc ENTER.
CD: Trong hộp thoại Run, gõ e:\setup và kích OK hoặc ENTER.
5/ Sau đó sẽ nhận được dần dần từng bước các chỉ dẫn thao tác tiếp theo  
trên màn hình và hồn thành cơng việc cài đặt.


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

6/ Khi kết thúc việc cài đặt, hộp thoại setup  PG/PC Interface  tự  động 
xuất hiện. Kích “Cancel” để trở về cửa sổ chính của STEP 7­Micro/Win 32.
I0.
0

I0.1 Q0.1

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

Sau khi đã cài đặt xong có thể  bắt đầu soạn thảo chương trình nhờ  phần mềm  
STEP   7­Micro/Win   32   bằng   cách   nhấp   đúp   chuột   vào   biểu   tượng   STEP   7­
Micro/Win 32 trên màn hình.
4.1.CÁC LỆNH GHI/XỐ GIÁ TRỊ CHO TIẾP ĐIỂM
4.1.1 Mạch nhớ R – S.

Mạch này có hai trạng thái tín hiệu  ở  ngõ ra tương  ứng với các trạng thái tín 

hiệu đặt ở ngõ vào. Nếu ngõ vào I0.0 có trạng thái 1 thì ngõ ra có tín hiệu 1. Khi  
ngõ vào I0.1 có trạng thái tín hiệu 1 thì ngõ ra có tín hiệu 0. Các trường hợp cịn  
lại, ngõ ra đều bằng 0. Người ta gọi mạch này là mạch nhớ tín hiệu (giống như 
mạch tự giữ trong mạch điều khiển dùng rơ le). Thay đổi trạng thái các ngõ ra:  
đặt (set) hoặc xố (reset).
4.1.2 Lệnh SET (S) và RESET (R) trong S7­200
Trong sơ  đồ  hình thang, các cuộn dây ra sẽ   ở  trạng thái đặt (bằng 1) hoặc 
xố (bằng 0) phụ thuộc vào các quan hệ logic điều khiển dịng tín hiệu. Khi có 
dịng chảy đến cuộn dây, một ngõ ra hoặc nhiều ngõ ra sẽ  được đặt cũng như 
xố bởi các lệnh này.
Trong bảng liệt kê lệnh, các giá trị  này sẽ  truyền giá trị  của đỉnh ngăn xếp  
đến các ngõ ra tương ứng. Khi đỉnh ngăn xếp bằng 1 thì các ngõ ra sẽ được đặt 
cũng như xố bởi các lệnh set và reset (phạm vi cho phép từ  1 đến 255 ngõ ra).  
Nội dung ngăn khơng bị thay đổi bởi những lệnh này. Trong cả  hai dạng sơ  đồ 


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

hình thang và liệt kê chỉ  thị  đều cho phép khả  năng truy xuất trực tiếp ngõ ra.  
Giá trị ngõ ra trong tốn hạng được ghi đồng thời vào bộ đệm và các ngõ ra vật 
lý, khác với các lệnh gián tiếp, giá trị này chỉ được ghi vào bộ đệm.
Mơ tả lệnh S (Set) và R (Reset) bằng LAD

Mơ tả lệnh S (Set) và R (Reset) bằng STL

4.1.3 Các ví dụ ứng dụng dùng bộ nhớ

a/ Mạch chốt lẫn nhau của 2 van từ
Xác lập vào/ra
Kí  hiệu

Điạ 
chỉ

Chú thích

S1

I0.0

Nút nhấn thường mở 

S2

I0.1

Nút nhấn thường đóng

S3

I0.2

Nút nhấn thường mở

Y1

Q0.0

Van từ 1

Y2

Q0.1

Van từ 2

Hình 4.41  Sơ đồ mạch logic                      Hình 4.42: Bảng xác lập vào/ra
Mơ tả hoạt động: ­ Qua việc khởi động S1 hoặc S3 các bộ nhớ một (van từ 1)  
hoặc bộ nhớ hai (van từ 2) sẽ được đặt. Nút nhấn S2 làm nhiệm vụ cắt mạch.
Chương trình được viết ở LAD


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

Chương trình được viết ở STL:

5.1. Timer:  ­  Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên  
trong bộ điều khiển vẫn gọi là khâu trễ.


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

Bộ điều khiển lập trình S7 – 200 có 128 timer (với CPU 214) được chia làm 2 
loại khác nhau:
­ Timer tạo thời gian trễ khơng có nhớ (ON­ Delay Timer) kí hiệu là TON.
­ Timer tạo thời gian trễ  có nhớ  (Retentive ­ ON – Delay Timer) kí hiệu là 
TONR
Cả hai loại Timer đều có 3 loại với 3 độ phân giải thời gian khác nhau: ­ 1ms
­ 10ms
­ 100ms
Thời gian trễ  được tạo ra chính là tích của độ  phân giải của Timer được  
chọn và giá trị đặt trước cho Timer. 
Reset một Timer: ­ Một Timer đang làm việc có thể được đưa lại về trạng thái  
ban đầu, cơng việc đó được gọi là reset Timer. Khi reset một bộ Timer, T­word  
vàT­bit của nó đồng thời được xố và có giá trị bằng 0, như vậy giá trị đếm tức 
thời được đặt về 0 và tín hiệu đầu ra cũng có logic bằng 0. Có thể  reset bất cứ 
bộ  Timer nào của S7 – 200 bằng lệnh R. Có hai phương pháp để  reset một  
Timer TON:
­ Xóa tín hiệu đầu vào
­ Dùng lệnh reset.
Dùng lệnh R là phương pháp duy nhất để reset các bộ Timer kiểu TONR
Cập nhật Timer có độ phân giải là 1ms
CPU của S7 – 200 có các bộ  Timer có độ  phân giải 1ms cho phép PLC cập 
nhật và thay đổi giá trị  đếm tức thời trong T­word mỗi 1ms một lần. Các bộ 
Timer có độ phân giải thấp này có khả năng điều khiển chính xác các thao tác.
Ngay sau khi bộ  Timer với độ  phân giải 1ms được kích, việc cập nhật để 
thay đổi giá trị đếm tức thời trong T­word hồn tồn tự động. Chỉ nên đặt giá trị 
rất nhỏ cho PT của bộ Timer có độ phân giải 1ms. Tần số cập nhật để thay đổi 
giá trị đếm tức thời và T­bit của một bộ Timer có độ  phân giải 1ms khơng phụ 

thuộc vào vịng qt (scan) của bộ  điều khiển và vịng qt của chương trình 
đang chạy. Giá trị đếm tức thời và T­bit của bộ Timer này có thể được cập nhật  


Đồ án mơn học

Điều Khển đèn giao thơng



vào bất ký thời điểm nào trong vịng qt và được cập nhật nhiều lần trong một  
vịng qt nếu thời gian vịng qt lớn hơn 1ms.
Thực hiện lệnh R đối với một Timer có độ  phân giải 1ms  đang ở  trạng thái 
làm việc có nghĩa là đưa Timer đó về  trạng thái ban đầu, giá trị  đếm tức thời 
của Timer được đưa về 0 và T­bit nhận giá trị logic 0. 
Cập nhật Timer có độ phân giải là 10ms
CPU của S7 – 200 có các bộ  Timer với độ  phân giải 10ms. Sau khi đã được  
kích, việc cập nhật T­word và T­bit để thay đổi giá trị đếm tức thời và trạng thái 
logic đầu ra của các bộ  Timer này khơng phụ  thuộc vào chương trình và được 
tiến hành hồn tồn tự  động mỗi vịng qt một lần và tại thời điểm đầu vịng 
qt.
Thực hiện lệnh R đối với một bộ  Timer có độ  phân giải là 10ms đang  ở 
trạng thái làm việc là đưa Timer về  trạng thái ban đầu và xố T­word và T­bit  
của Timer.
Cập nhật Timer có độ phân giải là 100ms
Hầu hết các bộ Timer của S7 – 200 là các bộ Timer có độ phân giải là 10ms. Giá  
trị để  lưu trữu trong bộ  Timer 100ms  được tính tại mỗi đầu vịng qt và thời  
gian để tính sẽ là khoảng thời gian từ đầu vịng qt trước đó. 
Việc cập nhật để thay đổi giá trị đếm tức thời của Timer chỉ được tiến hành  
ngay tại thời điểm có lệnh khai báo cho Timer trong chương trình. Bởi vậy q 

trình cập nhật giá trị  đếm tức thời   khơng phải là q trình tự  động và khơng 
nhất thiết phải thực hiện một lần trong mỗi vịng qt ngay cả  khi Timer đã  
được kích.
5.1.1 On – Delay Timer (TON)
Địa chỉ  của On – Delay Timer  ở  S7 – 200 được cho theo độ  phân giải như 
sau:
Độ phân 
giải

CPU 
212/214/215/216

CPU 
214/215/216

1ms

T32

T96

10ms

T33 đến T36

T97 đến T100

CPU 215/216

Đồ án mơn học

100ms

Điều Khển đèn giao thơng



T37 đến T63

T101 đến T127

T128 đến T155

TON được viết trong LAD và STL cũng như giản đồ thời gian của nó

Thời gian đóng mạch chậm khởi động và đếm đến giá trị  cao, khi ngõ vào I0.2 
đóng mạch. Nếu giá trị đếm tức thời >= giá trị đặt trước , thì bit thời gian hoạt 
động (T33 có tín hiệu 1). Nó bị reset khi ngõ vào I0.2 ngắt mạch.
5.1.2 Retentive On – Delay Timer (TONR) 
Địa chỉ của TONR ở S7 – 200 được cho theo độ phân giải như sau:
Độ phân 
giải

CPU 212/214

CPU 214

1ms

T0

T64

10ms

T1 đến T4

T65 đến T68

100ms

T5 đến T31

T69 đến T95

CPU 215/216

TONR được viết trong LAD và STL cũng như giản đồ thời gian của nó:


Đồ án mơn học

Điều Khển đèn giao thơng



Thời gian đóng mạch chậm khởi động và đếm đến giá trị  cao, khi ngõ vào I2.1 
đóng mạch. Nếu giá trị đếm tức thời >= giá trị  đặt trước, thì bit thời gian hoạt 
động (T2 có tín hiệu 1). Giá trị  đếm tức thời được lưu lại và khơng bị  thay đổi 

trong khoảng thời gian tín hiệu đầu vào I2.1 có tín hiệu logic 0. Giá trị của T­bit  
khơng được nhớ  mà phụ  thuộc hồn tồn vào kết quả  so sánh giữa giá trị  đếm  
tức thời và giá trị đặt trước.
6.1COUNTER (Bộ đếm)
Counter là bộ đếm thực hiện chức năng đếm sườn xung trong S7 – 200. Các  
bộ đếm của S7 – 200 được chia làm hai loại:
­ Bộ đếm lên CTU (Count Up)
­ Bộ đếm lên và đếm xuống CTUD (Counter Up/Down).
CP 212

CPU 214

CPU 215/216

Z0 – Z63

Z0 – Z127

Z0 – Z255

CTU

CTUD

CTU

CTUD

0 ­ 47

48 ­ 63

0 – 47

48 ­ 79

80 ­ 127


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

Hình 4.44. Các vùng địa chỉ của bộ đếm
  6.1.1 Bộ đếm lên (Counter up)
Bộ  đếm lên  (CTU)  đếm số  sườn lên của tín hiệu logic đầu vào (CU), tức là 
đếm số lần thay đổi trạng thái logic từ 0 đến 1 của tín hiệu. Số sườn xung đếm  
được, được ghi vào thanh ghi 2 byte của bộ  đếm, gọi là thanh ghi C­word. Cứ 
mỗi sườn xung tín hiệu thì giá trị đếm của bộ đếm Cxx tăng 1. Giá trị này có thể 
tăng đến giá trị cao nhất của nó. Bộ  đếm chỉ  dừng lại nếu giá trị  đếm đạt đến 
+32767.
Nội dung của C­word, gọi là giá trị  đếm tức thời của bộ đếm, ln được so 
sánh với giá trị  đặt trước (giá trị  tới hạn) của bộ  đếm, được ký hiệu là PV 
(Preset value). Khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị  đặt trước này  
thì bộ đếm báo ra ngồi bằng cách đặt giá trị logic 1 vào một bit đặt biệt của nó, 
được gọi là C­bit. Trường hợp giá trị đếm tức thời nhỏ hơn giá trị  đặt trước thì  
giá trị logic là 0.
Bộ  đếm sẽ  được reset (0), nếu ngõ vào đặt tại R cuả  nó được đóng mạnh 

(bằng 1) hoặc khi lệnh R (reset) được thực hiện với C­bit. Khi bộ  đếm được 
reset, cả C­word và C­bit đều nhận giá trị 0.
 Vùng địa chỉ của bộ đếm được cho trong bảng ở hình 1.
Giá trị tới hạn giới hạn đếm đặt ở ngõ vào PV đưa ra có thể là hằng số hoặc 
có thể là từ như sau: VW , T, C, IW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Constant, *VD,  
*AC.
Bộ đếm CTU được viết trong LAD, STL cũng như giản đồ  thời gian  được cho 
như hình vẽ:

 6.1.2 Bộ đếm lên/ xuống (Counter up ­ down)
Bộ  đếm lên/xuống  (CTUD) đếm lên khi gặp sườn lên của xung vào cổng 
đếm lên, ký hiệu là CU trong LAD. Giá trị đếm của bộ đếm tăng 1 ở mỗi sườn  
xung lên ở ngõ vào. Giá trị này có thể tăng đến giá trị cao nhất của nó. Bộ đếm  


Đồ án môn học



Điều Khển đèn giao thông

chỉ  dừng lại nếu giá trị  đếm đạt đến +32767. Bộ  đếm  CTUD  đếm xuống khi 
gặp sườn lên của xung vào cổng đếm xuống, ký hiệu là CD trong LAD. Giá trị 
đếm của bộ  đếm giảm đi 1  ở  mỗi sườn xung lên  ở  ngõ vào CD. Bộ  đếm chỉ 
dừng lại, nếu giá trị đếm đạt đến ­32767.
Nếu giá trị đếm tức thời >= giá trị đặt trước ở ngõ vào PV, thì C­bit có giá trị 
bằng 1. Cịn các trường hợp khác C­bit có giá trị bằng 0.
Giống như bộ đếm CTU, bộ đếm CTUD cũng có thể được đưa về trạng thái 
khởi phát ban đầu bằng 2 cách:
­ Khi ngõ vào R có giá trị logic bằng 1

­ Dùng lệnh R (reset) để reset C­bit bộ đếm.
 Giá trị tới hạn giới hạn đếm đặt ở ngõ vào PV đưa ra có thể là hằng số hoặc  
có thể là từ như sau: VW , T, C, IW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Constant, *VD,  
*AC.
Bộ đếm CTU được viết trong LAD, STL cũng như giản đồ thời gian  được cho 
như hình vẽ:


Đồ án mơn học

Điều Khển đèn giao thơng



I0.1
Up
I0.2
Down
I0.3
Reset
5
4
3
2
1
C48
(current)

5
4

4
3
0

0

C48
(bit)

CHƯƠNG 2:Tìm hiểu về cơng nghệ và chọn thiết bị phần cứng
2.1. 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


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

­ đảm bảo làm việc ổn định lâu dài
­ dễ quan sát cho người đi đường

­ chi phí nhỏ, tiết kiệm năng lượng.
2.2: Ngun tắc hoạt động của đèn giao thơng
X1
V1

Ð3 V3

X3

Ð1

Ð1
X3 V3 Ð3

V1
X1

START

STOP

Cấu tạo
Hệ  thống đèn giao thơng hay là đèn điều khiển giao thơng gồm bốn cột 
đèn chính được lắp đặt tại bốn đầu  của một  ngã tư. Mỗi một cột đèn gồm 3 
đèn  chính gồm: đèn xanh, đèn đỏ và đèn đỏ.
Ngịai 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
+ Thời gian từ 6h đến 8h. ưu tiên làn 1 đi 1 phút

+ Thời gian từ 8h đến 22h hai làn cùng có thời gian lưu thơng là 45s


Đồ án mơn học



Điều Khển đèn giao thơng

+ Từ 22h đến 6h sáng ngày hơm kế tiếp đèn vàng hai làn nhấp nháy 2s
2.3: Bảng kích hoạt chế độ đèn
Giờ tác dụng

Chế độ tác dụng

1

06h ­ 08h

Làn 1 đi 1 phút

2

08h ­ 22h

Chế độ bình thường

3

22h ­ 06h

Đêm khuya

ST
T