thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông ngã tư sử dụng PLC S7-1200

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Ngày ... Tháng ... Năm 2021
Giáo viên hướng dẫn

Trang 1


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm chuyên đề điều khiển với plc nâng cao, em đã nhận được
nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cơ, gia đình và bạn
bè. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Đặng Quang Đồng, giảng viên
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo
em trong suốt quá trình làm chuyên đề điều khiển với plc nâng cao.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường Đại học Sư
phạm kỹ thuật Hưng Yên nói chung, các thầy cơ trong bộ mơn nói riêng đã dạy dỗ
cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các mơn chun ngành, giúp em có
được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học
tập.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy cơ, gia đình và bạn bè, đã luôn tạo
điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học tập và hồn
thành chun đề điều khiển với plc nâng cao.

Hưng Yên, ngày ... tháng ... năm 2021
Sinh viên thực hiện

Trang 2


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong thời kỳ cơng nghiệp hố, hiện đại hoá để từng bước bắt
kịp sự phát triển của các nước trong khu vực cũng như các nước trên thế giới về mọi
mặt kinh tế, văn hoá và xã hội. Trong đó, cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng trong
việc phát triển của đất nước. Trong các nhà máy xí nghiệp hiện nay, u cầu về tự
động hố đang được chú trọng và phát triển. Tự động hoá giúp cho việc xử lý kết quả
tự động và chính xác hơn. Tự động hoá giúp cho việc vận hành sửa chữa dễ dàng
hơn, hiệu suất công việc cao hơn
Tự động hoá trong sản xuất được áp dụng ngày càng rộng rãi và phổ biến.
Khoa học kỹ thuật càng phát triển thì sự cạnh tranh về chất lượng, mẫu mã sản phẩm
và chất lượng sản phẩm của các công ty ngày càng quyết liệt. Công ty nào áp dụng
khoa học kỹ thuật tiên tiến hơn sẽ có cơ hội phát triển tốt hơn so với các cơng ty
khác. Tự động hố thực sự đóng góp một phần quan trọng trong quyết định dẫn chất
lượng giá thành sản phẩm và sự phát triển của công ty.
Trong chuyên đề điều khiển với plc nâng cao lần này, em thực hiện đề tài
"Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông ngã tư sử dụng PLC S7-1200". Sau một
khoảng thời gian nghiên cứu em đã nghiên cứu thành công và đáp ứng được yêu cầu
của đề tài.
Dưới sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của thầy Đặng Quang Đồng em đã hoàn
thành chuyên đề điều khiển với plc nâng cao của mình. Tuy nhiên do thời gian và
kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót khi thực hiện chuyên đề điều

khiển với plc nâng cao này.Vì vậy chúng em rất mong sẽ nhận được ý kiến đánh giá,
góp ý của thầy cơ giáo cùng bạn bè để đề tài được hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Trang 3


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỀ TÀI
1.1 Tổng quan về PLC S7-1200
1.1.1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200
Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức
mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động.
Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến
cho S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng
dụng đa dạng khác nhau.
Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch
ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 dã tạo ra một plc mạnh mẽ.
Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu
cầu đê giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ
vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm
các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép tốn phức hợp và việc
truyền thơng vói các thiết bị thơng minh khác.
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ truy xuất đến cả CPU và chương trình
điều khiển:
- Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu
hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU.
- Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm

trong một khối xác định.
CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng
PROFINET.Các module truyền thơng là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng
RS232 hay RS485.
1. Bộ phận kết nối nguồn.
2. Các bộ phận kết nối dây người dung có thể tháo được (phía sau các nắp

che).
3. Các LED trạng thái dành cho IO tích hợp.

4. Bộ phận kết nối PROTECTION phía trên của CPU.
Trang 4


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

Hình 1.1: PLC S7-1200
1.1.2 Các chức năng và dung lượng
Chức năng:
Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp
cho người dung tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Chức năng
Kích thước vật lý (mm)
Bộ nhớ người dung:

CPU1211C
CPU1212C
90 x 100 x 75

CPU1214C
100 x 100 x 75

-Bộ nhớ làm việc

-25 KB

-50 KB

-Bộ nhớ nạp

-1 MB

-2 MB

-Bộ nhớ giữ lại
I/O tích hợp cục bộ

-2 KB

-2 KB

-Kiểu số

-6 ngõ vào/4 ngõ

-8 ngõ vào/6 ngõ ra -14 ngõ vào/10 ngõ

ra

-Kiểu tương tự
Kích thước ảnh tiến trình
Bộ nhớ bít (M)
Độ mở rộng các mơ dule

ra

-2 ngõ ra
-2 ngõ ra
-2 ngõ ra
1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)
4096 byte
8192 byte
không
2
8

Trang 5


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

tín hiệu
Bảng tín hiệu
Các module truyền thông
Các bộ đếm tốc độ cao
-Đơn pha
-Vuông pha

3

1
3(mở rộng về bên trái)
4

6

-3 tại 100 kHz

-3 tại 100 kHz

-3 tại 100 kHz

-1 tại 30 kHz

-3 tại 30 kHz

-3 tại 80 kHz

-3 tại 80 kHz

-3 tại 100 kHz

Các ngõ ra xung
Thẻ nhớ
Thời gian lưu giữ đồng

-1 tại 20 kHz
2

Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn)
Thơng thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 40 C

hồ thời gian thực
PROFINET
Tốc độ thực thi tính tốn

1 cổng truyền thơng Ethernet
18 us/lệnh

thực
Tốc độ thực thi Boolean

0.1 us/lệnh

Dung lượng:
Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu
để mở roomgr dung lượng của CPU, người dùng cịn có thể lắp đặt them các module
truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thơng khác.

Module
Modul tín

Kiểu số

Chỉ ngõ vào

Chỉ ngõ ra

Kết hợp In/Out

8 x DC In

8 x DC Out

8 x DC In/8 x DC Out

16x DC In

8 x Relay out
16 DC Out 16 x

8 x DC In/8 x Relay Out
16 x DC In/16 x DC Out

Relay Out

16 x DC In/16 x Relay

hiệu (SM)

Out

Trang 6


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

Kiểu tương

4 x Analog In

2 x Analog In

4 x Analog In /2 x

Bảng tín

tự
Kiểu số

8 x Analog In
-

4 x Analog In
-

Analog Out
2 x DC In/2 x DC Out

hiệu

Kiểu tương

-

1 x Analog In

-

tự
Module truyền thơng (CM)
-RS 485
-RS 232
1.1.3 Các bảng tín hiệu
Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dung thêm vào I/O cho CPU. Người
có thể them một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết nối vào phía trước
của CPU.
-SB vói 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)
-SB với một ngõ ra kiểu tương tự

Hình 1.2: Bảng tín hiệu SB
1.Các LED trạng thái trên SB
2.Bộ phận kết nồi dây người dùng có thể tháo ra
1.1.4 Module tín hiệu
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng. Các
module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU.

Trang 7


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

Hình 1.3: Module tín hiệu
1. Các LED trạng thái dành cho I/O của module tín hiệu
2. Bộ phận kết nối đường dẫn
3. Bộ phận kết nối dây có thể tháo ra
1.1.5 Module truyền thông

Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng
bổ sung vào hệ thống. Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485.
-CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thơng
-Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM
khác)
1. Các LED trạng thái dành cho I/O của module truyền thông
2.Bộ phận kết nối truyền thông

Trang 8


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

Hình 1.4: Module truyền thông
1.2 Phần mềm
1.2.1 phần mềm Tia Portal v15
Tia Portal v15 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục
hoàn hảo. một hệ thống kỹ thuật mới.
-Thơng minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng,
Lập trình, chuẩn đốn và nhiều hơn nữa. Lợi ích với người dung:
-Trực quan: dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động
-Hiệu quả: tốc độ về kỹ thuật
-chức năng bảo vệ: kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho sự
đổi mới trong tương lai.
-Kết nối qua giao thức TCP/IP
-Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP.
1.2.2 Phần mềm PLC Sim v15
Phần mềm PLC Sim v15 được sử dụng để mô phỏng các chương trình viết trên
phần mềm Tia Portal v15.

1.3 Một số câu lệnh lập trình
1.3.1 Bit logic (tập lệnh tiếp điểm)
a Tiếp điểm thường hở
Tiếp điểm thường hở sẽ đóng khi giá trị của bit có địa chỉ là n bằng 1
Tốn hạng n: I, Q, M, L, D
b Tiếp điểm thường đóng
Trang 9


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

Tiếp điểm thường đóng sẽ đóng khi giá trị của bit có địa chỉ là n bằng
0
Toán hạng n: I, Q, M, L, D
c.Lệnh OUT
Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng
1 và ngược lại.
Toán hạng n: Q, M, L, D
Chỉ sử dụng một lệnh out cho 1 địa chỉ
d Lệnh OUT đảo
Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng
0 và ngược lại.
Toán hạng n: Q, M, L, D
e. Lệnh logic NOT
Lệnh đảo trạng thái ngõ vào và ra

f. Lệnh SET
Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng
1, khi đầu vào của lệnh này bằng 0 thì bit này vẫn giữ nguyên trạng

thái.
Toán hạng n: Q, M, L, D
g. Lệnh Reset
Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 0 khi đầu vào của lệnh này bằng
1, khi đầu vào của lệnh này bằng 0 thì bit này vẫn giữ nguyên trạng
thái.
Toán hạng n: Q, M, L, D

Trang 10


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

1.3.2 Sử dụng bộ timer
Sử dụng bộ time để tạo ra một chương trình trễ định thời. số lượng của timer
phụ thuộc vào người sử dụng và số lượng vùng nhớ của CPU. Mỗi timer sử dụng 16
byte IEC_Timer dữ liệu kiểu cấu trúc DB. Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy khối
timer.
a.Timer tạo xung – TP
Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng xung đặt trước. Thay đổi
PT, IN không ảnh hưởng khi Timer đang chạy.
Khi đầu vào IN được tác động vào Timer sẽ tạo ra một xung có độ
rộng bằng thời gian đặt TP.
b.Timer trễ sườn lên có nhớ - Timer TONR
Thay đổi PT khơng ảnh hưởng khi Timer đang vận hành, chỉ ảnh
hưởng khi timer đếm lại.
Khi ngõ vào IN chuyển sang “FALSE”khi vận hành thì timer sẽ dừng
nhưng khơng đặt lại bộ định thì. Khi chân IN “TRUE” trở lại thì timer
bắt đầu tính thời gian từ giá trị thời gian đã tích lũy.

c. Timer trễ không nhớ - Timer TON
Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và ngừng hoạt động timer.
Thay đổi PT khi timer vận hành khơng có ảnh hưởng gì.

d.Timer trễ sườn xuống - Timer TOF

Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và ngừng hoạt động timer.
Thay đổi PT khi timer vận hành khơng có ảnh hưởng gì.

Trang 11


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

1.3.3 Sử dụng bộ counter
Lệnh counter được dùng để đếm các sự kiện ở ngồi hay các sự kiện q trình
ở trong PLC. Mỗi counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu DB để làm dữ
liệu của counter. Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy lệnh.
Tấm giá trị đếm phụ thuộc vào kiểu dư liệu mà bạn chọn lựa. Nếu giá trị đếm
là một số Interger không dấu, có thể đếm xuống tới 0 hoặc đếm lên tới tầm giới hạn.
Nếu giá trị đếm là một số Interger có dấu, có thể đếm xuống tới giá trị âm giới hạn
hoặc đếm lên tới một số dương giới hạn.
a.Counter đếm lên - CTU
Giá trị bộ đếm CV được tăng 1 khi tín hiệu ngõ vào CU chuyển từ 0
lên 1. Ngõ ra Q được tác động lên 1 khi CV>=PV. Nếu trạng thái R =
Reset được tác động thì bộ đếm CV = 0.
b. Counter đếm xuống - CTD
Giá trị bộ đếm CV được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào CD chuyển từ 0
lên 1. Ngõ ra Qd được tác động lên 1 khi CD<=0.

Nếu trạng thái LD được tác động thì CV =PV.
c. Counter đếm lên xuống - CTUD
Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào CU chuyển từ
0 lên 1. Ngõ ra QU được tác động lên 1 khi CV>=PV. Nếu trạng thái
R = Reset được tác động thì bộ đếm CV = 0.
Giá trị bộ đếm CV được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào CD chuyển từ 0
lên 1. Ngõ ra QD được tác động lên 1 khi CD<=0. Nếu trạng thái LD
được tác động thì CV =PV.

1.3.4 Lệnh so sánh

Trang 12


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

Lệnh so sánh dùng để so sánh hai giá trị IN1 và IN2 bao gồm: IN1 =
IN2, IN1 >= IN2, IN1 <= IN2, IN1 > IN2, IN1 < IN2 hoặc IN1 <>
IN2.
So sánh hai kiểu dư liệu giống nhau, nếu lệnh so sánh thỏa mãn thì
ngõ ra sẽ là mức 1 = TRUE (tác động mức cao) và ngược lại.
Kiểu dư liệu so sánh là: Sint, Int, Dint, Usint, Udint, real, Lreal,
String, Char, Time, DTL, Constant.
1.4 Cấu trúc lập trình
Chương trình cho S7-1200 được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vùng dành riêng
cho chương trình và có thể lập được với hai dạng cấu trúc khác nhau:
a.Lập trình tuyến tính
Tồn bộ chương trình điều khiển nằm trong một khối trong bộ nhớ. Loại hình
cấu trúc tuyến tính này phù hợp với những bài tốn tự động nhỏ, khơng phức tạp.

khối được chọn phải là khối OB1, là khối mà PLC luôn quét và thực hiện các lệnh
trong nó thường xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lại lệnh đầu tiên
(hình 1.5)

Hình 1.5: Lập trình tuyến tính
b.Lập trình cấu trúc

Trang 13


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

Chương trình được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riêng và
những phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau. Loại cấu trúc này
phù hợp với những bài toán điều khiển nhiệm vụ và phức tạp.
PLC s7-1200 có bốn khối cơ bản:
-Loại khối OB (Organization block): khối tổ chức quản lý chương trình điều
khiển. Có nhiều loại khối OB với chức năng khác nhau, chúng được phân biệt với
nhau bằng một số nguyên đi sau nhóm ký tự OB, ví dụ OB1, OB35, OB40, OB80…
-Loại khối FC (Program block): khối chương trình với những chức năng riêng
giống như một chương trình con hoặc một hàm (chương trình con có biến hình thức).
Một chương trình ứng dụng có thể có nhiều khối FC và vác khối FC này được phân
biệt vói nhau bằng một số nguyên đi sau nhóm ký tự FC. Chẳng hạn như: FC1, FC2...
-Loại khối FB (Function block): là loại khối FC đặc biệt có khả năng trao đổi
một lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác. Các dữ liệu này phải được tổ
chức thành khối dữ liệu riêng có tên gọi là Data block. Một chương trình ứng dụng có
nhiều khối FB và vác khối FB này được phân biệt vói nhau bằng một số nguyên đi
sau nhóm ký tự FB. Chẳng hạn như: FB1, FB2…
-Loại khối DB (Data block): khối chứa các dữ liệu cần thiết để thực hiện

chương trình. Các tham số của khối do người dùng tự đặt. Một chương trình ứng
dụng có nhiều khối DB và vác khối DB này được phân biệt vói nhau bằng một số
nguyên đi sau nhóm ký tự DB. Chẳng hạn như: DB1, DB2…
-Chương trình trong các khối được liên kết với nhau bằng các lệnh gọi khối,
chuyển khối. Xem những phần chương trình trong các khối như các chương trình con
thì S7-1200 cho phép gọi chương trình con lồng nhau tức là chương trình con này gọi
chương trình con khác từ chương trình con được gọi lại gọi tới một chương trình con
thứ 3… Số các lệnh gọi lồng nhau phụ thuộc vào từng loại module CPU mà ta sử
dụng.
1.5 Ngơn ngữ lập trình
Để lập trình cho PLC S7-1200 của Siemens. Có hai ngơn ngữ lập trình cơ bản
là: FBD, LAD.
Trang 14


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

a Ngôn ngữ LAD (ladder logic)
Ngôn ngữ LAD bao gồm cột dọc biểu diễn nguồn điện logic cùng với các kí
hiệu cơng tắc logic tạo thành một nhánh mách điện logic nằm ngang. Ở hình bên,
logic điều khiển được được biểu diễn bằng 2 cơng tắc thường đóng và một ngoc ra
relay logic.
Các kí hiệu cơng tắc trên được dung để xây dựng lên bất kì mạch logic nào: sự
kết hợp nhiều mạch logic có thể biểu diễn mạch điều khiển cho một ứng dụng có
logic điều khiển phức tạp. ĐIều cần thiết cho cơng việc thiết kế chương trình ladder
là lập tài liệu về hệ thống mà mô tả hoạt động của chúng để người sử dụng hiểu được
mạch ladder một cách nhanh chóng và chính xác.

Hình 1.6: Ngơn ngữ LAD

Các quy ước của ngơn ngữ lập trình LAD:
Các đường dọc trên sơ đồ biểu diễn đường công suất, các mạch được kết nối
với đường dây này
Mỗi lấc thang (thanh ngang) xác định một hoạt động trong quá trình điều khiển.
Sơ đồ thang được đọc từ trái sáng phải và từ trên xuống. Lấc ở đỉnh than được
đọc từ trái sang phải lấc thức 2 tính từ trên xuống cũng đọc tương tự… Khi ở chế độ
hoạt động, PLC sẽ đi từ đầu đến cuối chương trình thang sau đó lặp đi lặp lại nhiều
lần. Quá trình lần lượt đi qua tất cả các nấc thang gọi là chu trình quét.
Mỗi nấc thang bắt đầu với một hoặc nhiều ngõ vào và kết thúc với ít nhất một
ngõ ra.
Trang 15


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

Các thiết bị điện được trình bày ở điều kiện chuẩn của chúng. Vì vậy, cơng tắc
thường hở được trình bày ở sơ đồ thang ở trạng thái hở. Cơng tắc thường đóng đước
trình bày ở trạng thái đóng.
Thiết bị bất kì có thể xuất hiện trên nhiều nấc thang. Có thể có một role đóng
một hoặc nhiều thiết bị.
Các ngõ vào và ra được nhận biết theo địa chỉ của chúng. Kí hiệu tùy hteo nhà
sản xuất quy định.
b. Ngôn ngữ FBD (Function Block Diagram)
Giống như ngôn ngữ LAD, ngôn ngữ FBD cũng là một ngơn ngữ lập trình
kiểu đồ họa. Sự hiển thị của mạch logic được dựa trên các biểu tượng logic đồ họa sử
dụng trong đại số Boolean.
Các hàm tốn học và các hàm phức khác có thể được thể hiện một cách trực tiếp
trong sự kết hợp với các hộp logic. Để tạo ra logic cho các vận hành phức tạp, ta chèn
các nhánh song song giữa các hộp.

Hình 1.7: Ngơn ngữ FBD
Cả ngơn ngữ LAD và FBD đều sử dụng “dịng tín hiệu” (EN và ENO) đối với
một vài lệnh “hộp”. Các lệnh cố định (như lệnh tốn học và lệnh di chuyển) hiển thị
các thơng số cho EN và ENO. Các thông số này liên quan đến dịng tín hiệu và xác
định khi nào lệnh được thực thi trong suốt lần quét đó.

Trang 16


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

EN (Enable In) là một ngõ vào Boolean cho các hộp trong ngôn ngữ LAD và
FBD. Dịng tín hiệu (EN = 1) phải được hiện diện tại ngõ vào này để cho lệnh hộp
được thực thi. Nếu ngõ vào EN của một hộp LAD được kết nối trực tiếp đến thanh
dẫn tín hiệu bên trái, hộp sẽ luôn luôn được thực thi.
ENO (Enable Out) là một ngõ ra Boolean cho các hộp trong ngơn ngữ LAD và
FBD. Nếu hộp có dịng tín hiệu tại ngõ vào EN và hộp thực thi các chức năng của nó
mà khơng có lỗi, khi đó ngõ ra ENO sẽ cho dịng tín hiệu (ENO = 1) đi qua đến phần
tử kế tiếp. Nếu một lỗi được phát hiện trong q trình thực thi của lệnh hộp, dịng tín
hiệu sau đó sẽ bị ngắt (ENO = 0) tại hộp lệnh đã sinh ra lỗi.

Trang 17


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THƠNG NGÃ TƯ

2.1 Phân tích ý tưởng
Đèn giao thông ra đời như là một phát minh vĩ đại của con người. Hãy thử
tưởng tượng xem, giao thông Việt Nam hiện nay sẽ thế nào nếu đèn giao thông không
hoạt động chỉ trong 10 phút chứ chưa nói đến là khơng có đèn báo giao thơng.
Đèn báo giao thông là một phần không thể thiếu trong hệ thống giao thông
đường bộ tại Việt Nam. Từ thời xa xưa, khi chiếc ô tô đầu tiên chưa xuất hiện, những
chiếc đèn báo giao thông màu xanh, màu đỏ đã được sử dụng để làm đèn chỉ dẫn cho
tàu hỏa. Cũng trong thời kỳ đó, phương tiện di chuyển chủ yếu của con người là bằng
xe ngựa. Thập niên 1860, Ở London, ùn tắc giao thông xuất hiện khi mà con người
chen chúc nhau tại mọi tuyến đường đòi hỏi phải có giải pháp nào đó để khắc phục.
Khi đó, một nhà quản lý giao thơng đường sắt có tên John Peake Knight đã đưa ra
một giải pháp khắc phục là tiền đề cho sự xuất hiện của những chiếc đèn báo giao
thông ngày nay.

Trang 18


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

.

Trang 19


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

8 năm sau, tại giao lộ của 2 tuyến phố Bridge và Great George ở London, hệ
thống cột đèn tín hiệu đầu tiên ra đời đánh dấu một bước phát triển lớn trong lĩnh vực

giao thông và quản lý giao thông. Knight dự đốn, hệ thống đèn tín hiệu giao thơng
sẽ nhanh chóng được lắp đặt tại nhiều tuyến đường khác không chỉ tại Anh và nhiều
quốc gia khác trên thế giới

Tuy nhiên, một sự cố xảy ra chỉ sau một tháng vận hành hệ thống đèn tín hiệu
giao thơng. Một sỹ quan cảnh sát đã gặp tai nạn do khi gas trong các bóng đèn bị rị rỉ

Trang 20


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

và phát nổ. Ngay lập tức, dự án đèn tín hiệu giao thơng đường bộ đã bị dừng lại vì lo
sợ ảnh hưởng tới người tham gia giao thông.
Cũng từ sau vụ tai nạn đó, đèn tín hiệu giao thơng phải mất thêm tới 40 năm
mới xuất hiện trở lại mà chúng trở nên phổ biến tại các tuyến đường giao thông ở
Mỹ. Khi mà sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô là rất lớn. Từ đây, nhiều ý
tưởng về đèn tín hiệu giao thơng cũng ra đời khi mà lượng phương tiện tham gia giao
thơng là rất lớn ví dụ như:
+ Năm 1910, một nhà sáng chế người Mỹ tên Ernest Sirrine đã sáng chế ra đèn
tín hiệu giao thơng điều khiển một cách tự động và được giới thiệu tại bang Chicago,
Mỹ.
+ Năm 1912, Một sỹ quan tại thành phố Salt Lake, Utah có tên Lester Wire
Farnsworth đã phát minh ra chiếc đèn tín hiệu giao thơng sử dụng điện đầu tiên trên
thế giới, đặc điểm của những chiếc đèn tín hiệu này có 2 màu là xanh lá cây và đỏ
+ Đến năm 1920, Một sỹ quan cảnh sát tại thành phố Detroit- Mỹ, William
Potts đã biến đèn tín hiệu giao thơng từ 2 màu thành 3 màu đó là xanh lá cây, vàng và
đỏ như ngày nay.
+ Đến thập niên 1930 thì đèn tín hiệu giao thơng dành cho người đi bộ qua

đường mới chính thức ra đời
Ngày nay, những chiếc đèn báo giao thông được sử dụng ở tất cả các tuyến
đường giao thông, việc trang bị hệ thống đèn báo giao thông giúp người tham gia
giao thông nhận biết được đâu là thời điểm an toàn để họ lái xe qua ngã ba, ngã tư,
đâu là thời điểm để người đi bộ qua đường…Hệ thống này giúp điều khiển giao
thông theo một trật tự nhất định

Trang 21


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

Hệ thống giao thông đường bộ, đường sắt…không thể thiếu những chiếc đèn
báo giao thông. Đèn báo giao thông giúp người tham gia giao thơng được an tồn,
giúp người điều khiển giao thơng dễ dàng điều khiển giao thông hơn. Là một người
tham gia giao thơng, hãy nghiêm chỉnh chấp hành tín hiệu của đèn báo giao thông
cũng như luật giao thông đường bộ.
Để có thể hiều sâu hơn về nguyên lý hoạt động của đèn giao thơng cũng như
cách lập trình để điều đèn giao thông. Em đã lên ý tưởng mô phỏng lại hệ thống đèn
giao thông.
2.2 Nguyên lý hoạt động của đèn giao thông
Do lượng xe lưu thông trong ngày là khác nhau, nên chúng ta sẽ chia làm 2
chế độ hoạt động:
+ Chế độ ban ngày: xe cộ đi lại tại ngã tư có mật độ cao từ 6h sáng đến 22h đêm.
+ Chế độ ban đêm: đây là chế độ làm việc của đèn giao thông khi xe cộ hoạt động
vào ban đêm với mật độ thấp, từ 22h đêm hôm trước đến 6h sáng hôm sau.
Hệ thống giao thông hay là đèn điều khiển giao thông gồm 4 cột, mỗi cột gồm
3 đèn: đèn đỏ dừng phường tiện giao thông, đèn xanh cho các phương tiện giao thông
di chuyển và đèn vàng.

Trang 22


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

a chế độ ban ngày:
Khi đèn xanh(G1) của làn đường 1 sáng, thì đèn đỏ(R2) của làn đường 2 cũng
sáng, sau 60s đèn xanh(G1) ở lần đường 1 tắt. đèn vàng(Y1) ở làn đường 1 được bật
lên
Sau 10s đèn vàng(Y1) ở lần đường 1 tắt thì đèn đỏ(R2) ở làn đường 2 cũng tắt,
cùng lúc đó đèn xanh(G2) ở làn đường 2 bật lên, lúc này đèn đỏ (R1) ở làn đường 1
được bật lên,
Sau 60s đèn vàng(Y2) ở làn đường 2 được bật lên, sau 10s đèn vàng(Y2) ở làn
đường 2 tắt thì đèn đỏ(R2) ở làn đường 2 và đèn xanh(G1) ở làn đường 1 bật lên và
lặp lại chu trình.
Giản đồ thời gian:

Trang 23


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

b chế độ ban đêm:
Đèn vàng (Y1) ở làn đường 1 và (Y2) ở làn đường được bật lên
2.3 Lưu đồ thuật toán
Tổng quát

Trang 24

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

2.3 Chương trình điều khiển

Trang 25