Mô phỏng đèn giao thông ở ngã tư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC
KHOA CƠ KHÍ VÀ CƠNG NGHỆ
BỘ MƠN ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

THUYẾT MINH
THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Tên đề tài: Thiết kế chương trình và mơ phỏng chương
trình đèn giao thơng ở ngã tư kết nối với PLC S7 1200

Học phần: Thực hành điều khiển tự động

Thừa Thiên Huế
Mục Lục


Phần 1. LÝ THUYẾT CHUNG
1.1.

Giới thiệu về tín hiệu Analog và các ứng dụng tín hiệu analog, cách xuất tín
hiệu Analog out put:
 Tín hiệu analog: (hay tín hiệu tương tự)
Tín hiệu analog là bất kỳ tín hiệu liên tục nào có tính năng thay đổi thời gian
(biến) của tín hiệu là đại diện cho một số lượng thay đổi thời gian khác, nghĩa
là tương tự với tín hiệu thay đổi thời gian khác. Ví dụ, trong tín hiệu âm
thanh analog, điện áp tức thời của tín hiệu thay đổi liên tục theo áp suất của sóng
âm. Nó khác với tín hiệu số, trong đó đại lượng liên tục là biểu diễn của một
chuỗi các giá trị rời rạc, chỉ có thể đảm nhận một trong số các giá trị hữu
hạn. Thuật ngữ tín hiệu tương tự thường đề cập đến tín hiệu điện tử; tuy
nhiên, cơ khí, khí nén, thủy lực, lời nói của con người và các hệ thống khác cũng
có thể truyền tải hoặc được coi là tín hiệu tương tự.
 Các ứng dụng tín hiệu analog:

Analog là tín hiệu được sử dụng phổ biến trong cuộc sống. Trong âm thanh
analog được ứng dụng trong việc điều khiển các thiết bị phụ tải điện vào điện
áp. Quá trình biến đổi mức điện áp sẽ được ghi nhận và theo dõi. Các tín hiệu
điện áp này đã được chuyển đổi về dạng tín hiệu analog và truyền tải tới các
thiết bị điều khiển và hiển thị.
Hoặc đối với các thiết bị đo nhiệt độ cũng vậy, đầu đo nhiệt độ chuyển đổi tín
hiệu nhiệt độ về dạng analog và được hiển thị.
Các tín hiệu analog hiện đang được sử dụng nhiều trên các trang thiết bị, máy
móc cơng nghiệp với tiện ích dễ dàng quản lý và điều khiển. Các tín hiệu analog
trong cuộc sống như độ ẩm, nhiệt độ, âm thanh, hình ảnh, áp suất, …
 Cách xuất tín hiệu Analog out put:
Module analog output: Trong S7 1200 để xuất được analog output, ta phải sử
dung module analog output. Các module này có thể gắn trên PLC ( gọi là signal
boards) hoặc gắn rời bên hông CPU. Giá trị xuất ra module này từ 0 đến 27648
tương ứng với giá trị xuất ra dòng điện 4 đến 20mA hoặc xuất tín hiệu điện áp từ
0 đến 10V.
Để cấu hình một card analog input hoặc analog output ta làm như sau: Tạo
New project > Add new divice > chọn PLC > Nhấp đúp click vào Device
configuration. Chọn Tab Hardware catalog bên phải màn hình. Chọn module
tương ứng cần thêm.
- Add module analog input
- Add module analog output


Để xem địa chỉ của ngõ analog input, analog output ta chọn module tương ứng >
click chuột phải > Properties > Chọn tab General > Analog input (hoặc analog output).
-

-

1.2.

Channel Address : Địa chỉ ngõ vào hoặc ngõ ra của module analog. Đối
với ng vào địa chỉ được quy định là %IW, địa chỉ ngõ ra được quy định là
%QW.
Analog type : Chọn ngõ vào, ngõ ra là dòng hay áp.

Giới thiệu các đặc điểm và sơ đồ đấu dây của bộ S7 1200:
 Các đặt điểm của bộ S7 1200:
Board tín hiệu của PLC S7-1200
- Board tín hiệu – đây là một dạng module giúp mở rộng tín hiệu vào/ra với
số lượng tín hiệu ít, từ đó tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng yêu cầu mở
rộng với số lượng tín hiệu ít.
- PLC S7-1200 gồm các board:
• 1 cổng tín hiệu ra analog 12 bit (+- 10VDC, 0-20mA).
• 2 cổng tín hiệu vào + 2 cổng tín hiệu ra số, 0.5A.
Modules mở rộng tín hiệu vào/ra
- Các module mở rộng tín hiệu vào/ra sẽ được gắn trực tiếp vào phía bên
phải của CPU. Với dải rộng các loại module tín hiệu vào/ra số và analog
giúp linh hoạt trong việc sử dụng S7-1200.
Module truyền thông
- Bên cạnh truyền thơng ethernet được tích hợp sẵn, CPU S7-1200 cịn có
thể mở rộng thêm được 3 moulde truyền thông khác nhau. Điều đó giúp
cho việc kết nối được linh hoạt, nhanh chóng hơn.
Giao tiếp
- PLC Siemens S7-1200 hỗ trợ các kết nối Profibus và kết nối PTP (point to
point).
- Giao tiếp PROFINET với:
• Các thiết bị lập trình
• Thiết bị HMI

• Các bộ điều khiển SIMATIC khác
Hỗ trợ các giao thức kết nối:
- TCP/IP
- SIO-on-TCP
- Giao tiếp với S7


 Sơ đồ đấu dây của bộ S7 1200:

Chân 1M được gọi là chân chung quy định kiểu đấu dây của ngõ vào. Nếu
bạn nối 1M vào nguồn dây 0V của nguồn DC thì sử dụng nguồn +DC để kích
ngõ vào và ngược lại, nếu nối +DC vào chân 1M thì dùng nguồn dây 0V để kích
ngõ vào.
Trong q trình thực hiện, cần lưu ý rằng trên PLC có sẵn chân L+ và M để
nuôi cảm biến. Tuy nhiên, nguồn này có dịng ngõ ra khá hạn chế nên bạn chỉ
nên sử dụng để cấp nguồn nuôi cho 1 số loại cảm biến có dịng ở mức thấp.
Khi thực hiện đấu dây cảm biến từ tiệm cận điện dung quang màu hay
encoder đo tốc độ với PLC Siemens S7-1200 thì bạn cần phải kiểm tra kiểu đấu
của từng cảm biến kết hợp với sơ đồ đấu ngõ vào PLC như hình trên để đấu
đúng.
1.3.

Giới thiệu các tập lệnh của S7 1200:
a) Các bít logic:
Các tiếp điểm ladder (LAD):
Tiếp điểm NO (thường hở) và NC (thường đóng) của tập lệnh
Ta có thể kết nối các tiếp điểm với nhau và tạo ra mạch logic kết nối. Nếu bit
ngõ vào mà ta chỉ rõ sử dụng bộ định danh I (ngõ vào) hay Q (ngõ ra), giá trị bit
sẽ được đọc từ một thanh ghi ảnh tiến trình. Các tín hiệu tiếp điểm vật lý trong
tiến trình điều khiển được nối đến các đầu cực I trên PLC. CPU quét các tín hiệu

ngõ vào được nối và cập nhật liên tục các giá trị tương ứng trong thanh ghi ngõ
vào ảnh tiến trình.
Bảng 1: Thơng số tiếp điểm NO và NC
Thơng số
Kiểu dữ liệu
Miêu tả
IN
Bool
Bit được gán giá trị
- Tiếp điểm thường hở NO (Normally Open) được đóng lại (ON) khi giá trị
bit được gán bằng 1.
•


-

Tiếp điểm thường đóng NC (Normally Closed) được đóng lại (ON) khi
giá trị bit được gán bằng 0.
Các tiếp điểm được nối nối tiếp sẽ tạo ra mạch logic AND.
Các tiếp điểm được nối song song sẽ tạo ra mạch logic OR.

Cuộn dây ngõ ra:
Tiếp điểm cuộn dây ngõ ra và cuộn day ngõ ra đảo của tập lệnh
Lệnh xuất cuộn dây sẽ ghi một giá trị cho một bit ngõ ra. Nếu bit ngõ ra ta chỉ
ra sử dụng định danh bộ nhớ Q, thì sau đó CPU sẽ chuyển bit ngõ ra trong thanh
ghi ảnh tiến trình về ON hoặc OFF, thiết lập giá trị bit được gán bằng với trạng
thái luồng tín hiệu. Các tín hiệu ngõ ra cho cơ cấu điều khiển được nối đến các
đầu cực Q của S7 – 1200.
Trong chế độ RUN, hệ thống CPU quét một cách liên tục các tín hiệu ngõ
vào, xử lý các trạng thái ngõ vào theo chương trình logic, và sau đó tác động trở

lại bằng cách thiết lập các giá trị trạng thái ngõ ra mới trong thanh ghi ngõ ra
ảnh tiến trình. Sau mỗi chu trình thực thi chương trình, hệ thống CPU chuyển
phản ứng trạng thái ngõ ra mới được lưu trữ trong thanh ghi ảnh tiến trình đến
các đầu cực nối dây ngõ ra.
Bảng2 : Thông số ngõ ra Q
Thông số
Kiểu dữ liệu
Miêu tả
OUT
Bool
Bit được gán giá trị
•

Nếu có luồng tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra, bit ngõ ra được đặt
lên 1.
- Nếu khơng có luồng tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra, bit ngõ ra
được đặt về 0.
- Nếu có luồng tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra đảo, bit ngõ ra được
đặt về 0.
- Nếu khơng có luồng tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra đảo, bit ngõ ra
được đặt lên 1.
b) Các lệnh Set và Reset: Khối Set và Reset
-

Chức năng của các chân trong lệnh Set và Reset được mô tả trong bảng bên
dưới như sau:
Thông số
Kiểu dữ liệu
Miêu tả
IN

Bool
Vị trí bit được giám sát
OUT
Bool
Vị trí bit được đặt hoặc đặt lại
- Khi lệnh S (Set) được kích hoạt, giá trị dữ liệu ở địa chỉ OUT được đặt lên
1. Khi lệnh S khơng được kích hoạt, ngõ ra OUT khơng bị thay đổi.
- Khi lệnh R (Reset) được kích hoạt, giá trị dữ liệu ở địa chỉ OUT được đặt
về 0. Khi lệnh R khơng được kích hoạt, ngõ ra OUT khơng bị thay đổi.
- Những lệnh này có thể được đặt tại bất cứ vị trí nào trong mạch.


c) Các bộ định thời:
• TP :

Khối định thời TP và dãn đồ xung
Ngõ ra của bộ định thì ON – delay Q được đặt lên ON sau một sự trì hỗn
thời gian đặt trước.
• TOF:

Khối định thời TOF và dãn đồ xung
Ngõ ra Q của bộ định thì OFF – delay được đặt lại về OFF sau một sự trì
hỗn thời gian đặt trước.
• TONR:

Khối định thời TONR và dãn đồ xung
Ngõ ra bộ định thì có khả năng nhớ ON – delay được đặt lên ON sau một trì
hỗn thời gian đặt trước. Thời gian trơi qua được tích lũy qua nhiều giai đoạn
định thì cho đến khi ngõ vào R được sử dụng để đặt lại thời gian trôi qua.
d) Các bộ đếm:

Bảng 3: Chức năng các chân của bộ đếm
Thông số
Kiểu dữ liệu
Miêu tả
Đếm lên hay đếm xuống, bởi một lần
CU, CD
Bool
đếm
R
Bool
Đặt lại giá trị đếm về 0
LOAD
Bool
Nạp điều khiển cho giá trị đặt trước
PV
Int,DInt,USInt Giá trị đếm đặt trước
Q, QU
Bool
Đúng nếu CV >= PV
QD
Bool
Đúng nếu CV <= 0
CV
Int,DInt,USInt, Giá trị đếm hiện thời
• CTU: bộ đếm đếm lên


Khối đếm lên CTU và dãn đồ xung
CTU đếm lên 1 đơn vị khi giá trị của thông số CU thay đổi từ 0 lên 1.
- Nếu giá trị của thông số CV (Current count value – giá trị đếm hiện thời)

lớn hơn hoặc bằng giá trị thông số PV (Preset count value – giá trị đếm
đặt trước) thì thơng số ngõ ra của bộ đếm Q = 1.
- Nếu giá trị của thông số đặt lại R thay đổi từ 0 lên 1, giá trị đếm hiện thời
được xóa về 0. Hình dưới đây thể hiện một giản đồ định thì CTU với một
giá trị đếm là số nguyên khơng dấu (với PV = 3).
• CTD: Bộ đếm xuống

Khối đếm xuống CTD và dãn đồ xung
CTD đếm xuống 1 đơn vị khi giá trị của thông số CD thay đổi từ 0 lên 1.
- Nếu giá trị của thông số CV (Current count value – giá trị đếm hiện thời)
nhỏ hơn hoặc bằng 0 thì thơng số ngõ ra của bộ đếm Q = 1.
- Nếu giá trị của thông số LOAD thay đổi từ 0 lên 1, giá trị tại thông số PV
(Preset count value – giá trị đặt trước) được nạp đến bộ đếm như một giá
trị CV mới. Hình dưới đây thể hiện một giản đồ định thì CTD với một giá
trị đếm là số nguyên khơng dấu (với PV = 3).
• CTUD: bộ đếm đếm lên và xuống.

Khối đếm lên xuống CTUD và dãn đồ xung
CTUD đếm lên hay xuống 1 đơn vị theo sự quá độ từ 0 lên 1 của ngõ vào đếm
lên (Count up – CU) hay đếm xuống (Count down – CD).
- Nếu giá trị của thông số CV (giá trị đếm hiện thời) lớn hơn hoặc bằng giá
trị thông số PV (giá trị đếm đặt trước) thì thơng số ngõ ra của bộ đếm QU
= 1.
- Nếu giá trị của thông số CV nhỏ hơn hay bằng 0, thông số ngõ ra của bộ
đếm QD = 1.


Nếu giá trị của thông số LOAD thay đổi từ 0 lên 1, giá trị tại thông số PV
được nạp đến bộ đếm như một giá trị CV mới.
- Nếu giá trị của thông số đặt lại R thay đổi từ 0 lên 1, giá trị đếm hiện thời

sẽ được xóa về 0.
e) Lệnh đếm xung tốc độ cao:
Lệnh CTRL_HSC điều khiển các bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm các
sự kiện xuất hiện nhanh hơn tốc độ thực thi OB. Tốc độ đếm của các lệnh bộ
đếm CTU, CTD và CTUD bị giới hạn bởi tốc độ thực thi của OB mà chúng
được chứa trong đó.
Thơng số Kiểu thông số Kiểu dữ liệu
Miêu tả
HSC
IN
HW_HSC Bộ định danh HSC
DIR
IN
Bool
Yêu cầu hướng đếm mới
CV
IN
Bool
Yêu cầu đặt một giá trị đếm mới
Yêu cầu một giá trị tham chiếu
RV
IN
Bool
mới
Yêu cầu đặt một giá trị chu kỳ
PERIOD
IN
Bool
mới (chỉ dành cho chế độ đo tần
số)

Hướng đếm mới:1 = tiến, – 1 =
NEW_DIR
IN
Int
lùi
NEW_CV
IN
Dint
Giá trị đếm mới
NEW_RV
IN
Dint
Giá trị tham chiếu mới
f) Lệnh so sánh: Khối lệnh so sánh
-

Chức năng của từng chân được thể hiện trong bảng bên dưới:
Bảng 4: Thông số của bộ so sánh
Thông số
Kiểu dữ liệu
Miêu tả
SInt, Int, Dint, USInt, UInt, UDInt,
IN1, IN2 Real,LReal, String, Char, Time,
Các giá trị để so sánh
DTL, Constant
Các kí hiệu các phép tốn học được biểu dưới ở bảng dưới đây:
Bảng 5: Các ký hiệu của khối toán học
Kiểu quan hệ Sự so sánh là đúng nếu:
==
IN1 bằng IN2

<>
IN1 không bằng IN2
>=
IN1 lớn hơn hay bằng IN2
<=
IN1 nhỏ hơn hay bằng IN2
>
IN1 lớn hơn IN2


<
IN1 nhỏ hơn IN2
Ta sử dụng các lệnh so sánh để so sánh hai giá trị của cùng một kiểu dữ liệu.
Khi việc so sánh tiếp điểm LAD là “TRUE”, tiếp điểm này được kích hoạt.
Sau khi nhấp chuột lên lệnh trong trình soạn thảo chương trình, ta có thể lựa
chọn kiểu so sánh và kiểu dữ liệu từ các trình đơn thả xuống.
g) Các lệnh tốn học:

Khối lệnh tốn học ADD và SUB
Bảng 8: Các ký hiệu của khối tốn học
Thơng số
Kiểu dữ liệu
Miêu tả
SInt, Int, DInt, UInt, UDInt, Real,
Các ngõ vào phép
IN1, IN2
LReal, Constant
toán
SInt, Int, DInt, UInt, UDInt, Real,
OUT

Ngõ ra phép toán
LReal
Ta sử dụng một lệnh hộp phép tốn để lập trình các vận hành phép tốn cơ
bản:
• ADD : phép cộng (IN1 + IN2 = OUT)
• SUB : phép trừ (IN1 – IN2 = OUT)
• MUL : phép nhân (IN1 * IN2 = OUT)
• DIV : phép chia (IN1 / IN2 = OUT)
Khi được cho phép (EN = 1), lệnh phép toán thực hiện hoạt động được định
rõ trên các giá trị ngõ vào (IN1 và IN2) và lưu trữ kết quả trong địa chỉ nhớ
được xác định bởi thông số ngõ ra (OUT). Sau một sự hồn tất thành cơng phép
tốn, lệnh sẽ đặt ENO = 1.
Các thơng số lệnh phép tốn cơ bản IN1, IN2 và OUT phải có kiểu dữ liệu giống
h) Các lệnh di chuyển dữ liệu:

Khối lệnh di chuyển dữ liệu
Thông số chức năng các chân của khối được trình bày ở bảng sau:
Bảng 6: Thông số khối lệnh di chuyển dữ liệu
MOVE
Thông số
Kiểu dữ liệu
Miêu tả
IN
SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt, Real,
Địa chỉ nguồn


LReal, Byte,Word, DWord, Char, Array,
Struct, DTL, Time.
SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt, Real,

OUT
LReal, Byte, Word, DWord, Char, Array,
Địa chỉ đích
Struct, DTL, Time.
Ta sử dụng các lệnh di chuyển để sao chép các phần tử dữ liệu đến một địa chỉ
nhớ mới và chuyển đổi từ một kiểu dữ liệu này sang kiểu khác. Dữ liệu nguồn
không bị thay đổi trong q trình di chuyển.
• MOVE: sao chép một phần tử dữ liệu được lưu trữ tại một địa chỉ xác
định đến một địa chỉ mới.
• MOVE_BLK: di chuyển có thể ngắt mà sao chép một khối các phần tử dữ
liệu đến một địa chỉ mới.
• UMOVE_BLK: di chuyển khơng ngắt được mà sao chép một khối các
phần tử dữ liệu đến một địa chỉ mới.
i) Lệnh chuyển đổi: Khối lệch chuyển đổi

Thông số chức năng các chân của khối được trình bày ở bảng sau:
Bảng 7: Thơng số khối lệnh chuyển đổi
Thông số
Kiểu dữ liệu
Miêu tả
SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt,
IN
Byte,Word, DWord, Real, LReal,
Giá trị IN
BCD16, BCD32
SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt,
Giá trị IN được
OUT
Byte,Word, DWord, Real, LReal,
chuyển đổi sang một

BCD16, BCD32
kiểu dữ liệu mới
Ta sử dụng lệnh CONVERT để chuyển đổi một phần tử dữ liệu từ một kiểu
dữ liệu này sang một kiểu dữ liệu khác.
Sau khi ta lựa chọn kiểu dữ liệu để chuyển đổi, một danh sách những sự
chuyển đổi có khả năng sẽ được cho thấy trong danh sách thả xuống chuyển đổi
đến.
Những sự chuyển đổi từ/đến BCD16 bị hạn chế đối với kiểu dữ liệu Int.
Những sự chuyển đổi từ/đến BCD32 bị hạn chế đối với kiểu dữ liệu DInt.
j) Lệnh chia tỉ lệ và chuẩn hóa:


Khối lệnh chia tỉ lệ và chuẩn hóa
Đối với lệnh NORM_X, các thông số MIN, VALUE và MAX phải là kiểu dữ
liệu giống nhau.
Bảng 8: Thông số khối lệnh chia tỉ lệ
Thông số
Kiểu dữ liệu
Miêu tả
SInt, Int, DInt, USInt, UInt,
Giá trị cực tiểu ngõ vào
MIN
UDInt, Real
của phạm vi
SCALE_X: Real
NORM_X: SInt, Int, DInt,
USInt, UInt, UDInt, Real

Giá trị ngõ vào để định
tỷ lệ hay chuẩn hóa

MAX

SInt, Int, DInt, USInt, UInt,
UDInt, Real

Giá trị cực đại ngõ vào
của phạm vi

OUT

SCALE_X: Real
NORM_X: SInt, Int, DInt,
USInt, UInt, UDInt, Real

Giá trị ngõ ra đã được
định tỷ lệ hay được
chuẩn hóa

VALUE

-

-

1.4.

Lệnh SCALE_X định tỷ lệ của thơng số số thực được chuẩn hóa VALUE,
với (0,0 <= VALUE <= 1,0) thành kiểu dữ liệu và phạm vi giá trị được
xác định bởi các thông số MIN và MAX:

OUT = VALUE (MAX – MIN) + MIN
Lệnh NORM_X làm chuẩn hóa thông số VALUE bên trong phạm vi giá
trị được xác định bởi các thông số MIN và MAX:
OUT = (VALUE – MIN) / (MAX – MIN) với (0,0 <= OUT <= 1,0)

Giới thiệu về ứng dụng về phần mềm Tia Portal V15, và các thao tác cơ
bản trên phần mềm:
 Ứng dụng về phần mềm Tia Portal V15:
- Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa
dạng.
- Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát.
- Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project để
xác định bệnh, lỗi hệ thống.
- Tích hợp mơ phỏng hệ thống.
- Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bị Siemens.


Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của
Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời
gian, cơng sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này. Ví dụ
người sử dụng có thể sử dụng tính năng “kéo và thả’ một biến của trong chương
trình điều khiển PLC vào một màn hình của chương trình HMI. Biến này sẽ
được gán vào chương trình HMI và sự kết nối giữa PLC – HMI đã được tự động
thiết lập, khơng cần bất cứ sự cấu hình nào thêm.
 Và các thao tác cơ bản trên phần mềm Tia Portal V15:

Đây là giao diện ban đầu khi người sử dụng khởi động phần mềm, ở khung
hiển thị này chúng ta sẽ thấy được 3 phần chính:
1. Tác vụ khởi động
2. Tạo Project mới, mở Project có sẵn và cài đặt thiết bị

3. Bản lựa chọn và cấu hình thông tin ban đầu
4. Nhấn Create để tiếp tục chương trình.

Khi lựa chọn mục Project View ở khung hiển thị Portal View chúng ta sẽ
được đưa đến phần hiển thị sâu hơn về thiết bị và lập trình:
1. Thanh cơng cụ – Menu
2. Thanh cuộn các thẻ tag, thiết bị và cấu hình tinh chỉnh Project
3. Thẻ nhiệm vụ
4. Khu vực làm việc (bàn làm việc chính)
5. Quay lại phần hiển thị ban đầu – Portal View.


PHẦN 2. NỘI DUNG VÀ LẬP TRÌNH
2.1.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu:
- Nghiên cứu thiết kế chương trình và mơ phỏng chương trình đèn giao
thơng ở ngã tư kết nối với PLC S7-1200.
- Lập trình điều khiển chương trình đèn giao thơng ở ngã tư.
- Mơ phỏng giám sát chương trinh đèn giao thông ỡ ngã tư bằng phần mềm
Wincc.
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu cách thức hoạt động của bộ điều khiển PLC S7-1200.
- Nghiên cứu lập trình cho bộ điều khiển PLC S7-1200 bằng phần mềm
TIA Portal V15.
- Nghiên cứu mô phỏng giám sát bằng phần mềm Wincc TIA Portal V15.
- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và giá cả để lựa chọn các thiết bị
hệ thống.

- Tính tốn lựa chọn số lượng các thiết bị của hệ thống.
- Thiết kế và chế tạo mô phỏng.
2.1.3. Phương pháp nghiên cứu:
a) Phương pháp nghiên cứu tài liệu:
- Tìm hiểu về cấu tạo nguyên lý hoạt động của các thiết bị có trong hệ
thống.
- Tìm hiểu về lập trình PLC.
- Tìm hiểu về cách thức hoạt động của hệ thống.


b) Phương pháp tính tốn thiết kế, mơ phỏng:
- Thiết kế, mơ phỏng trên máy tính.
- Viết chương trình điều khiển.

2.2.

NỘI DUNG THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH:

2.2.1. Giới thiệu khái quát các thiết bị hệ thống:
Bảng điều khiển hệ thống bao gồm:
- PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC.
- Nút nguồn, các nút nhấn bắt đầu, dừng lại và các cầu đấu dây domino.
Bảng9: Bảng các thông số của PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC
Nguồn cấp
20,4-28,8V DC; 85~264V AC ( 47~63Hz )
Số lượng ngõ vào/ra DI 14x24V DC, DQ 10x24V DC, AI 2x10 Bit 0-10V
DC
Ngõ vào
14 đầu ( Điện áp định mức ngõ vào 24V DC )
Ngõ ra

10 đầu, AI 2x10 Bit 0-10V DC
Bộ nhớ người dùng 50KB
Thẻ nhớ CT
Simatic ( tùy chọn từ 2MB đến 24MB )
Profinet
1 cổng truyền thông Ethernet
Cấp bảo vệ
IP 20
2.2.2. Các bước tạo thành một project:
Bước 1: Từ màn hình desktop kích đúp chuột chọn biểu tượng TIA Portal V15.

Bước 2: Kích chuột vào Create new project rồi đặt tên cho dự án mơ phỏng
sau đó nhấn Create.


Bước 3: Chọn Configure a device.

Bước 4: Từ Devices & Networks ta Click vào Add new device sau đó chọn
cấu hình của CPU 1214 DC/DC/DC và nhấn Add hoặc Enter.


Bước 5: Sau khi hồn thành các cơng đoạn ở trên thì cửa sổ giao diện chính sẽ
hiện lên và chúng ta bắt đầu các thao tác như: lập bảng trạng thái, lập trình phần
mềm,...cho PLC.


2.2.3. Bảng trạng thái cho PLC S7-1200 của mô phỏng hệ thống đèn giao thông:
Trước khi đi vào phần lập trình thì ta sẽ viết bảng trạng thái cho PLC S71200.

Bảng trạng thái cho PLC S7-1200 của mô phỏng hệ thống đèn giao thông ở

ngã tư.


2.2.4. Chương trình code cho PLC S7-1200 của mơ phỏng hệ thống đèn giao
thông:
Sau khi viết được sơ bộ bảng trạng thái thì ta tiến hành đi vào phần lập trình
cho PLC S7-1200. Phần lập trình này dùng ngơn ngữ lập trình là LAD bao gồm
6 Network Counter_Down, 12 Network chạy chương trình.
•

6 Network Dem_Nguoc:

Network 1: Hệ thống khỏi động tạo xung ( P )

Network 2: Chuyển thời gian nhập qua biến nhớ thời gian tạm

Network 3: Tạo xung 1s ( đếm thời gian lặp )

Network 4: Trừ thời gian lui 1s

Network 5: Chuyển biến nhớ thời gian tạm ra hiển thị

Network 6: Biến nhớ thời gian tạm lớn hơn 0 thì thời gian On chạy (thời gian
đếm ngược)


•

14 Network chạy chương trình:

Network 1: Hệ thống chạy ở chế độ bình thường (đèn đỏ 1 và xanh 2 sáng)

Network 2: Dừng hệ thống thì Reset bit đèn đỏ 1

Network 3: Hệ thống khởi động chạy thì Reset các bit đầu ra

Network 4: Thời gian đèn vàng = Thời gian đèn đỏ - Thời gian đèn xanh

Network 5: Thời gian đèn đỏ R1 chạy


Network 6: Thời gian đèn xanh R1 chạy

Network 7: Thời gian đèn vàng R1 chạy

Network 8: Thời gian đèn đỏ R2 chạy

Network 9: Thời gian đèn xanh R2 chạy


Network 10: Thời gian đèn vàng R2 chạy

Network 11: Điều khiển đường 1 làm việc

Network 12: Điều khiển đường 2 làm việc

2.2.5. Nghiên cứu giám sát mơ hình hệ thống đèn giao thông bằng phần mềm
Wincc TIA Portal V15:
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của hãng Siemens dùng để
giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất. Nói rõ hơn,

WinCC là chương trình dùng để thiết kế các giao diện người và máy.Chức năng
của nó là thực hiện dể dàng các chức năng mơ phỏng và hoạt động qua các đối


tượng đồ họa của chương trình WinCC, Windows, I/O,... Chương trình code mơ
phỏng giám sát mơ hình hệ thống đèn giao thơng sử dụng phần mềm Wincc tích
hợp trong phần mềm TIA Portal. Mô phỏng giám sát mô phỏng Wincc thì đầu
tiên ta phải Add new device cho thiết bị thì ta chọn PC systems sau đó chọn
SIMATIC HMI a application và cuối cùng là chọn Wincc RT Advanced.

Phần lập trình này cũng sử dụng ngơn ngữ lập trình là LAD bao gồm 12
Network được thể hiện hình trên


Sau khi viết xong chương trình code cho Wincc thì ta tiếp tục vào phần vẽ các
phần tử mô phỏng giám sát và gán giá trị cho các phần tử đó theo đường dẫn:
Kích đúp vào PC-System_1 sau đó chọn HMI_RT_1[WINCC RT] tiếp theo
chọn Screens và cuối cùng chọn Screen_1.

Sau khi hồn thành các thao tác đó thì màn hình chính sẽ xuất hiện và chúng
ta có thể bắt đầu các thao tác trên màn hình.

Chương trình của Wincc


Sau khi lấy được các phần tử và gán giá trị cho chúng hoàn thành ta tiến hành
cho chạy Wincc bằng cách ấn vào Start simmulation để khởi động PLCSIM
V15.

Tiếp theo nhấn vào ô Load.

Tiếp theo nhấn vào ô Start module rồi nhấn Finish để hồn thành.
Sau đó ta bật Wincc lên để xem kết quả mô phỏng đã làm được ở ngay trên
máy tính của mình mà khơng cần màn hình HMI.