Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông ở ngã tư dùng bộ điều khiển PLC OMRON

Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

MỤC LỤC
Y
LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................. 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC.........................4
1.1- Đặc điểm bộ điều khiển lập trình.......................................................................4
1.2- Những khái niệm cơ bản.....................................................................................5
1.3- Cấu trúc phần cứng của PLC..............................................................................8
1.3.1 Bộ xử lý trung tâm (CPU - Center - Processing - Unit)....................................9
1.3.2 Bộ nhớ và bộ phận khác:...................................................................................9
1.3.3 Khối vào ra.....................................................................................................10
1.3.4 Thiết bị lập trình:.............................................................................................11
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC ZEN CỦA OMRON.....................................12
2.1. Giới thiệu PLC..................................................................................................12
2.1.1. Khái niệm về PLC..........................................................................................12
2.2 Giới thiệu bộ điều khiển lập trình ZEN của Omron..........................................12
2.3 Các loại ZEN phiên bản V2...............................................................................15
2.4 Nối nguồn –ngõ vào – ngõ ra cho ZEN..............................................................17
2.5 Đặc tính kỹ thuật................................................................................................18
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHÙ HỢP
..................................................................................................................................... 20
3.1. Đặt vấn đề.........................................................................................................20
3.1.1 Yêu cầu công nghệ..........................................................................................20
3.2: Nguyên tắc hoạt động của đèn giao thông........................................................21
3.3 Lựa chọn phần cứng...........................................................................................22

3.3.1 PLC 10C4DR-D-V2.......................................................................................22
3.3.2 Cột tín hiệu giao thơng bát giác 2.6-3.9m.......................................................24
3.3.3 Modul mở rộng ZEN-8E1DR.........................................................................24
3.3.3 Đèn giao thông D200-Xanh –Vàng –Đỏ.........................................................25
3.3.4 Cáp lập trình ZEN –CIP01 cho PLC ZEN......................................................25
Cáp lập trình ZEN-CIF01 cho PLC ZEN Omron.....................................................25
3.3.5 Nút Ấn............................................................................................................26
CHƯƠNG IV: THUẬT TỐN, CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ MƠ
PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM...................................................................................27
4.3 Giản đồ thời gian...............................................................................................29
GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

1

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

..................................................................................Error! Bookmark not defined.
4.4 Sơ đồ kết nối thiết bị với phần cứng..................................................................30
4.4 Chương trình điều khiển....................................................................................31
4.5 Giới thiệu phần mềm mơ phỏng.........................................................................33
4.6. Mơ phỏng chương trình điều khiển đèn giao thơng 3 chế độ............................34

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN................................................................36

LỜI NÓI ĐẦU
GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

2

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

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 quá trình nghiên cứu
cũng như ứng dụng cơng nghệ mới vào trong sản xuất. Nó địi hỏi khả 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
phòng đến nhiều lĩnh vực khác như hàng không, 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 luôn 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 thông để giảm tỷ lệ tai nạn gia thông tại các ngã ba, ngã tư nơi đông
xe máy và ô tô đi lại. Việc khảo sát và sử dụng phần mềm lập trình PLC ZEN
của hãng OMRON để điều khiển đèn giao thông 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 quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương trình và
kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài 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 những mạch
chuyển đổi tín hiệu (transducers) ở ngõ vào, mà khơng cần có các mạch giao

GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

4

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

tiếp hay rơle trung gian. Tuy nhiên, cần phải có mạch điện tử công 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 đòi 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 chuyên dùng).
+ Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngỏ vào và ngỏ ra được
chuẩn hố.
+ Ngơn ngữ lập trình chuyên 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 quá 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
yêu cầu điều khiển trong công nghiệp:
+ 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.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

5

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

+ Tin cậy hơn trong môi trường sản xuất của nhà máy cơng nghiệp.
+ Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ hơn mạch rơ-le 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 công nghiệp. Các kết quả
nghiên cứu đã đưa ra thêm một số yêu 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 toán 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 chuyên dùng hơn.
Vào những năm 1976 PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào / ra bằng kĩ thuật
truyền thông, 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
chuyên dùng khác:
+ Xử lý tín hiệu liên tục (analog).

+ Điều khiển động cơ servo, động cơ bước.
+ Truyền thông.
+ Số lượng ngõ vào/ra.
+ Bộ nhớ mở rộng.
- 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

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

Bảng 1.1: So sánh đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển.
Chỉ tiêu so sánh
Giá thành từng

Rơ - le
Khá thấp

Mạch số

Thấp

Máy tính
Cao

PLC
Thấp

Chức năng
Kích
thước

Lớn

Rất gọn

Khá gọn

Rất gọn

vật ly
Tốc độ điều khiển
Khả năng chống

Chậm
Xuất sắc

Rất nhanh
Tốt

Khá nhanh
Khá tốt

Nhanh
Tốt

nhiễu
Lắp đặt

Mất thời

Mất

Mất nhiều thời

Lập trình và

gia

gian thiết kế

gian lập trình

lắp đặt đơn

thiết

thời

kế lắp đặt

Khơng

Có

Có

giản
Có

tạp
Để thay đổi điều

Rất khó

Khó

Khá đơn giản

Rất đơn giản

khiển
Cơng tác bảo trì

Kém -có

Kém-nếu

Kém -có nhiều

Tốt-các

rất nhiều

IC

mạch điện tử

modul

cơng tắc

hàn

Khả

năng

điều

khiển tác vụ phức

được

được

chuyên 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 thơng qua chương trình trạng thái
GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

7

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

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 hoàn toàn tự động
theo chương trình trong bộ nhớ, chương trình được nạp vào PLC thơng qua thiết
bị lập trình chun dùng.
Bus Địa chỉ

Bộ
đệm

Bộ nhớ

chương
trình
EEPRO
M tuỳ

Bus Điều khiển

Bộ nhớ
chương
trình
EPROM

Nguồn
pin

xử

Bộ
đệm

Clock

Bộ
nhớ
dữ
liệu
RAM

lý

chọn

Bộ
đệm

CPU
bộ vi

Bộ
nhớ hệ
thống
ROM

Khố
i
vào
ra

Bus Dữ Liệu

Bus hệ thống (Vào/Ra)

Mạch
chốt
Mạch giao tiếp

Bộ đệm

Bộ lọc

Pannsel lập trình

Mạch cách ly

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 thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối vào ra được thực hiện
GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

8

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

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 thông 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 luôn nuôi RAM bằng một nguồn pin riêng.
+ EEPROM: Đây là loại bộ nhớ ma nó kết hợp sự truy xuất linh hoạt của
RAM và bộ nhớ chỉ đọc không 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, thông thường nguồn dùng cấp điện áp 100 đến 240V, 50/60 Hz,
những nguồn DC thì có các giá trị: 5V,24V DC
+ Nguồn nuôi bộ nhớ: Thông 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

GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

9

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

+ Cổng truyền thông: PLC luôn dùng cổng truyền thông để trao đổi dữ
liệu chương trình, các loại cổng truyền thơng thường dùng là: RS232, RS432,
RS 485.Tốc độ truyền thông 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 công 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 dòng 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 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 thông số cho các ngõ ra, vào với các yêu 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 dòng 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.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

10

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

- 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
quá 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. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng 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 quá 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 nguyên tắc kiến trúc
máy tính. Nó chính là một máy tính cơng nghiệp để thực hiện một dãy quá 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 hoá 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.
– Dễ dàng trong việc lắp ráp và nối dây.
GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

12

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

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 không
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 nuôi.
– 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.
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.
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

13

Lớp: ĐT1Đ17

Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

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 đông 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 luôn 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

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)
GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

14

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

– 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
ZEN-10C1AR-A-V2
ZEN-10C1DR-D-V2
ZEN-10C1DT-D-V2
ZEN-20C1AR-A-V2
ZEN-20C1DR-D-V2
ZEN-20C1DT-D-V2
ZEN-10C2AR-A-V2

ZEN-10C2DR-D-V2
ZEN-10C2DT-D-V2
ZEN-20C2AR-A-V2
ZEN-20C2DR-D-V2
ZEN-20C2DT-D-V2
ZEN-10C3AR-A-V2
ZEN-10C3DR-D-V2
ZEN-20C3AR-A-V2
ZEN-20C3DR-D-V2
ZEN-10C4AR-A-V2
ZEN-10C4DR-D-V2
Bộ xử lý trung tâm 10 cổng vào ra:

GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

15

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

Bộ xử lý trung tâm 20 cổng vào ra:

GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng 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 ngoài của Zen

GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng 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
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
GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

18

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

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 VAC-264VAC)
Loại DC: 24VDC (cho phép 20.4 VDC -26.4 VDC)
Công suất tiêu thụ.
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 môi trường cho phép: 0 độ C đến 55 độ C
Độ ẩm môi trường cho phép : 10% đến 90%

GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

19

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

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 thông ngày càng tăng
nhanh và hệ thống giao thông 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 thông là cần thiết. Với tầm quan trọng như vậy hệ thống
điều khiển tín hiệu giao thơng cần đảm bảo các yêu 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.
3.2: Nguyên tắc hoạt động của đèn giao thơng

GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh

Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

20

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

Cấu tạo
Hệ thống đèn giao thông 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
Ngoài 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 thông qua các cổng ra
rồi đến các rơle, rồi qua hệ thống dây nối đến các đèn.
Nguyên 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
Từ 19 giờ -> 22 giờ các đèn làm việc ở chế độ 2
Từ 22 giờ -> 6 giờ ngày hôm 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 10C4DR-D-V2
+ Cột tín hiệu giao thơng bát giác 2,6-3,9m
+ Modul mở rộng ZEN-8E1DR
+ Đèn giao thông D200-Xanh-Vàng –Đỏ
+ Cáp lập trình ZEN-CIF01 cho PLC ZEN

GVHD: ThS. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

21

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

3.3.1 PLC 10C4DR-D-V2

Thơng tin của PLC
Bộ CPU loại kinh tế có LCD
Số đầu vào ra 10

Nguồn đầu vào 6 (100-240VAC,12-24vDC
Số đầu vào 6(100-240VAC,12-24VDC),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 : Quét theo chu kỳ
Ngôn ngữ lập trình : Bậc thang
Dung lượng chương trình 96 dịng (gồm 3 đầu vào dòng vaf 1 dầu ra dòng 0
Số I/O tối đa 44 đầu
Các phím thao tác :8 (4 phím mũi tên và 4 phím chức năng)
GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

22

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

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
Nuôi 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
3.3.2 Cột tín hiệu giao thơng bát giác 2.6-3.9m

Cột đèn tín hiệu giao thơng , thân cột hình bát giác ,kiểu cột đơn chiều cao từ
2.6-3.9m ,lắp đèn giao thơng dọc thân cột...

GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

23

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

3.3.3 Modul mở rộng ZEN-8E1DR

ZEN-8E1DR
Modul mở rộng 4 vào DC, 4 ra role ,12-24 DC
3.3.3 Đèn giao thông D200-Xanh –Vàng –Đỏ
Đèn giao thơng D200-Xanh –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. Đoàn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

24

Lớp: ĐT1Đ17


Trường ĐH Cơng nghiệp Việt Trì
Khoa: Điện

---o0o---

Đồ án PLC

3.3.4 Cáp lập trình ZEN –CIP01 cho PLC ZEN

Cáp lập trình ZEN-CIF01 cho PLC ZEN Omron
Cáp lập trình ZEN-CIF01 cho PLC ZEN Omron
Model: ZEN-CIF01
Giao tiếp: RS232C
Hệ điều hành tương thích: Windows 2000 / XP / WIN 7, WIN 8.

Cáp

lập

trình

ZEN-CIF01

hỗ

trợ

định

dạng

dữ

liệu

UART

Cáp lập trình ZEN-CIF01 sử dụng dễ dàng, dùng cho hầu như tất cả ngơn ngữ
lập trình.
Gọn nhẹ dễ dàng di chuyển mang theo, lắp đặt.
Cáp cho phép nạp xóa dễ dàng, chứa được những chương trình phức tạp.
Cáp lập trình ZEN-CIF01 có tốc độ xử lý dữ liệu nhanh, độ chính xác cao.
Chất liệu nhựa cao cấp, dây cáp mềm.
Nhiệt độ làm việc: -40 ° C ~ + 85 ° C.Chiều dài cáp: 3 m.
Cáp màu đen.

3.3.5 Nút Ấn
Nút nhấn chọn loại thường hở có đèn 16mm LA16-11M một cái.

GVHD: ThS. Đồn Ngọc Anh
Sinh viên: Hoàng Trung HIếu

25

Lớp: ĐT1Đ17