Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển đèn đường theo làn sóng xanh cho tuyến đường Lê Hồng Phong bằng PLC
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG
ISO 9001:2015
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN
ĐƢỜNG THEO LÀN SÓNG XANH CHO
TUYẾN ĐƢỜNG LÊ HỒNG PHONG BẰNG
PLC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
HẢI PHÕNG - 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG
ISO 9001:2015
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN
ĐƢỜNG THEO LÀN SÓNG XANH CHO
TUYẾN ĐƢỜNG LÊ HỒNG PHONG BẰNG
PLC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
Sinh viên
:Nguyễn Trung Kiên
Ngƣời hƣớng dẫn: GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn
HẢI PHÕNG - 2019
Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc
----------------o0o-----------------
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG
NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Sinh viên : Nguyễn Trung Kiên – MSV : 1412102074
Lớp
: ĐC 1802 - Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp
Tên đề tài : Thiết kế hệ thống điều khiển đèn đƣờng theo làn
sóng xanh cho tuyến đƣờng Lê Hồng Phong bằng PLC.
NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (
về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ).
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp..........................................................................:
CÁC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất:
Họ và tên
Học hàm, học vị
Cơ quan công tác :
:
:
Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng
Toàn bộ đề tài
Nội dung hƣớng dẫn :
Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai:
Họ và tên
Học hàm, học vị
Cơ quan công tác :
:
:
Nội dung hƣớng dẫn :
Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày
tháng năm 2018.
Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày......tháng.......năm 2019
Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N
Sinh viên
Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N
Cán bộ hƣớng dẫn Đ.T.T.N
Nguyễn Trung Kiên
GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn
Hải Phòng, ngày........tháng........năm 2019
HIỆU TRƢỞNG
GS.TS.NGƢT TRẦN HỮU NGHỊ
CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN TỐT NGHIỆP
Họ và tên giảng viên: ...................................................................................................
Đơn vị công tác:
........................................................................ ..........................
Họ và tên sinh viên:
.......................................... Chuyên ngành: ...............................
Nội dung hƣớng dẫn: .......................................................... ........................................
....................................................................................................................................
1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
2. Đánh giá chất lƣợng của đồ án/khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã đề ra
trong nhiệm vụ Đ.T. T.N trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu…)
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
3. Ý kiến của giảng viên hƣớng dẫn tốt nghiệp
Đƣợc bảo vệ
Không đƣợc bảo vệ
Điểm hƣớng dẫn
Hải Phòng, ngày … tháng … năm ......
Giảng viên hƣớng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)
CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN
Họ và tên giảng viên: ..............................................................................................
Đơn vị công tác:
Họ và tên sinh viên:
Đề tài tốt nghiệp:
........................................................................ .....................
...................................... Chuyên ngành: ..............................
......................................................................... ....................
........................................................................................................................
1. Phần nhận xét của giáo viên chấm phản biện
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
2. Những mặt còn hạn chế
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
3. Ý kiến của giảng viên chấm phản biện
Đƣợc bảo vệ
Không đƣợc bảo vệ
Điểm hƣớng dẫn
Hải Phòng, ngày … tháng … năm ......
Giảng viên chấm phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)
2
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .............................................................................................. 5
LÊ HỒNG PHONG......................................................................................... 7
Hồng Phong – Ngô Gia Tự ) ........................................................................... 7
Nguyễn Bỉnh Khiêm) ...................................................................................... 8
1.1.4. Các nút giao thông khác. ..................................................................... 12
THÔNG (LÀN XANH)................................................................................. 14
2.1. GIỚI THIỆU VỀ PLC ............................................................................ 16
2.1.1.1. Cấu hình cứng................................................................................... 16
2.1.2. Cấu trúc bộ nhớ ................................................................................... 19
2.1.2.1. Phân chia bộ nhớ: ............................................................................. 19
2.1.3. Mở rộng ngõ vào/ra:............................................................................ 21
2.1.4. Thực hiện chƣơng trình: ...................................................................... 22
2.1.5. Ngôn ngữ lập trình S7 – 200................................................................ 25
2.1.5.1. Phƣơng pháp lập trình ...................................................................... 25
2.1.5.2. Cú pháp lệnh của S7 – 200............................................................... 27
3
NGÃ TƢ........................................................................................................ 31
xanh............................................................................................................... 36
3.1.1. Thiết bị mạch điều khiển ..................................................................... 45
3.1.2. Thiết bị mạch động lực........................................................................ 45
3.3. MÔ HÌNH .............................................................................................. 51
3.3.2. Mô hình ............................................................................................... 53
KẾT LUẬN................................................................................................... 56
4
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế là tốc
độ gia tăng không ngừng về các loại phƣơng tiện giao thông. Sự phát triển
nhanh chóng của các phƣơng tiện giao thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn
giao thông xảy ra rất thƣờng xuyên.Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao để đảm bảo
giao thông thông suốt và sử dụng đèn điều khiển giao thông ở những ngã tƣ,
những nơi giao nhau của các làn đƣờng là một giải pháp.
Để viết chƣơng trình điều khiển đèn giao thông ta có thể viết trên nhiều
hệ ngôn ngữ khác nhau. Nhƣng với những ƣu điểm vƣợt trội của PLC S7-200
nhƣ: Có thể ghép nối mở rộng, dễ thi công, sửa chữa, chất lƣợng làm việc ổn
định linh hoạt. Nên ở đây em đã chọn hệ thống điều khiển có thể lập trình
đƣợc PLC (Programmble Logic Control) với ngôn ngữ lập trình của S7–200
để viết chƣơng trình điều khiển đèn giao thông.
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế giao thông trên đƣờng Lê Hồng
Phong, tình trạng ách tắc thƣờng xảy ra vào những thời gian cao điểm. Đặc
biệt là nút giao Cầu Vƣợt Nguyễn Bỉnh Khiêm.Với ham muốn hiểu biết về về
lĩnh vực này, em xin chọn đề tài làm đồ án tốt nghiệp về “Xây dựng hệ thống
điều khiển đèn giao thông theo làn sóng xanh tuyến đƣờng Lê Hồng Phong”.
Mục đích của đề tài này là hiểu biết về các thiết bị tự động hoá, các giải pháp
tự động hoá tích hợp toàn diện thông qua PLC S7–200 và quan trọng nhất là
những giải pháp giao thông tại các ngã tƣ và cụm ngã tƣ nhằm tiết kiệm thời
gian và ách tắc giao thông (điều khiển đèn giao thông theo “làn xanh”, giải
pháp điều khiển đèn giao thông tại các nút giao thông quan trọng).
Trong quá trình hoàn thiện đồ án tốt nghiệp “Xây dựng hệ thống điều
khiển đèn giao thông theo làn sóng xanh tuyến đƣờng Lê Hồng Phong”
tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ, định hƣớng và phân tích chi tiết của thầy Thân
Ngọc Hoàn đặc biệt là tính toán và thời gian chung của “làn sóng xanh”.
5
Em đã thực hiện và hoàn thiện đề tài của mình với nội dung tóm tắt nhƣ
sau:
Trong đề tài gồm 3 phần chính:
Chƣơng 1: Các nút giao thông của tuyến đƣờng Lê Hồng Phong.
Trong chƣơng này chủ yếu trình bày về các nút giaoCầu Vượt Nguyễn
Bỉnh Khiêm, Ngã Tư Lê Hồng Phong – Ngô Gia Tự và các ngã tƣ giao nhau
giữa đƣờng Lê Hồng Phong với đƣờng nội bộ 2 làn làNgã Tư ParkSon,Ngã
Tư Đông Khê – Lê Hồng Phong, Ngã Tư Lê Hồng Phong – Lô 22 và Ngã
Tư Lê Hồng Phong – Đằng Lâm.
Chƣơng 2: Ứng dụng PLC xây dựng hệ thống điều khiển tín hiệu
đèn giao thông theo “làn sóng xanh”.
Nội dung chủ yếu về giới thiệu PLC S7 – 200, hoạt động của đèn tín
hiệu tại ngã tƣ mục tiêu thiết kế của mô hình.
Chƣơng 3: Xây dựng mô hình điều khiển.
Nội dung chủ yếu giới thiệu về tính toán và thiết kế thời gian chung cho
các cụm đèn, chƣơng trình điều khiển chung, mô hình của đề tài.
6
CHƢƠNG 1: CÁC NÖT GIAO THÔNG TUYẾN ĐƢỜNG
LÊ HỒNG PHONG
1.1. HIỆN TRẠNG CÁC NÖT GIAO THÔNG ĐƢỜNG LÊ HỒNG
PHONG
1.1.1. Nút giao thông Lê Hồng Phong – Ngô Gia Tự ( Sân bay Cát
Bi – Lê Hồng Phong – Ngô Gia Tự )
Chiều rộng mặt đƣờng phía Lê Hồng Phong 40m đến 45m, Ngô Gia Tự
20m.
Khoảng cách giữa 2 vạch cho ngƣời đi bộ theo trục đƣờng Lê Hồng
Phong là 43m và theo trục đƣờng Ngô Gia Tự 20m.
Đƣờng Lê Hồng Phong – Ngô Gia Tự là lối đi thuận 2 chiều cho các
loại phƣơng tiện, thô sơ, xe máy, xe ô tô….(trừ xe tải trọng > 15 tấn).
Hình 1.1: Nút giao thông Lê Hồng Phong – Ngô Gia Tự.
Ngã tƣ có hai trục đƣờng kích thƣớc hình học không đối xứng, đặc biệt
chiều rộng đƣờng và lƣu lƣợng xe khác nhau tƣơng đối lớn, khi bố trí các cụm
đèn tín hiệu cho phƣơng tiện và ngƣời đi cần thêm đèn báo cho rẽ phải khi
đèn đỏ (hƣớng Ngô Gia Tự để tránh ùn tắc bởi đƣờng nhỏ hơn).
Đèn báo cho phép rẽ này đƣợc mắc song song với đèn đỏ của hƣớng
Ngô Gia Tự khi đèn đỏ sang thì đèn báo cho phép rẽ phải () sáng xanh.
7
Nút giao thông Ngô Gia Tự - Lê Hồng Phong không phải nút quan
trọng nhƣng đây là một ngã tƣ có nhiều phƣơng tiện giao thông tham gia cục
bộ. Khu vực nút giao thông gần nhiều nơi tập trung đông ngƣời nhƣ gần Sân
bay Cát Bi, chợ Cát Bi, trƣờng cấp 3 Hải An, 1 số trƣờng cấp 1, cấp 2 và
lƣợng công nhân viên, ngƣời lao động tan làm trở về nhà vào các khung giờ
nhất định, nên vào thời gian cao điểm giao thông thƣờng rơi vào tình trạng
ách tắc giao thông vào các thời điểm khoảng 7h20 sáng, buổi trƣa khoảng
11h40, buổi chiều khoảng 17h40.
Trong những năm gần đây tình trạng ách tắc này không có tình hình cải
thiện mà còn càng khó xử lý do lƣợng xe ngày một nhiều hơn.
Hình 1.2: Tham gia giao thông nút giao thông Lê Hồng Phong – Ngô
Gia Tự.
1.1.2. Nút giao thông Cầu vƣợt Nguyễn Bỉnh Khiêm (Lê Hồng
Phong - Nguyễn Bỉnh Khiêm)
Đây là nút giao thông của Thành Phố, đặc biệt khác với các ngã tƣ
thông thƣờng, là nút có 2 trục đƣờng cắt nhau, có vòng xuyến lớn và có
đƣờng cắt nhỏ cho phép phƣơng tiện rẽ phải mà không chịu sự điều khiển của
8
đèn tín hiệu giao thông, phƣơng tiện đi thẳng và rẽ trái vì thế lƣu lƣợng giảm
đi đáng kể.
Chiều rộng mặt đƣờng phía Lê Hồng Phong 40m đến 45m, Nguyễn
Bỉnh Khiêm cũng tƣơng tự 40m đến 45m, vì là khu vực vòng xuyến.
Chiều rộng lề đƣờng trung bình đƣờng Lê Hồng Phong 20m, đƣờng
Nguyễn Bỉnh Khiêm tƣơng tự 20m.
Khoảng cách giữa 2 vạch cho ngƣời đi bộ theo trục đƣờng Lê Hồng
Phong là 40m và theo trục đƣờng Nguyễn Bỉnh Khiêm cũng tƣơng tự là
khoảng 40m.
Đƣờng Lê Hồng Phong là lối đi thuận cả 2 chiều cho các phƣơng tiện,
riêng xe ô tô, xe tải > 15 tấn sẽ đi qua cầu Vƣợt khi qua đƣờng Lê Hồng
Phong. Các xe đi thẳng trên đƣờng Nguyễn Bỉnh Khiêm cũng thƣờng qua cầu
để tránh đèn giao thông nên lƣợng xe ở đây đƣợc giảm thiểu nhất. Kết cấu
mặt bằng giao thông cũng khá hợp lý.
Hình 1.2: Nút giao thông Cầu vƣợt Nguyễn Bỉnh Khiêm.
9
Ngã tƣ có 2 trục đƣờng với kích thƣớc hình học không đối xứng và do
đó có cấu trúc đặc biệt, làn đƣờng rộng với nhiều làn xe chạy nên ngoài 4 cột
đèn tín hiệu giao thông cao 3,8m, tín hiệu đèn giao thông chính đƣợc đặt đối
diện nơi thuận tiện cho ngƣời điều khiển phƣơng tiện thấy dễ dàng. Các cụm
đèn tín hiệu gồm đèn cho phƣơng tiện và ngƣời đi bộ qua 2 chiều đƣợc bố trí
theo 2 hƣớng nhƣ nhau.
Nút giao thông này là nút giao thông quan trọng của thành phố, là
hƣớng đi chủ yếu của các loại xe tải, contener vận chuyện hàng hóa từ cảng
Hải Phòng đi các khu vực khác. Lƣợng xe đi qua ngã tƣ tuy không có xe tải vì
đã qua cầu vƣợt nhƣng lƣợng xe con, xe khách và các phƣơng tiện công cộng
vẫn rất nhiều. Nên ở nút này đôi khi vẫn xảy ra ách tắc vào buổi sáng và chiều
tan tầm. Nút giao thông này nối các khu dân cƣ đông đúc liền kề nhiều trƣờng
học, trung tâm thƣơng mại, văn phòng nên lƣợng xe khá nhiều.
Nút giao thông này đƣợc coi là 1 trong những điểm quan trọng của giao
thông Thành Phố.
Hình 1.4: Tham gia giao thông nút Cầu vƣợt Nguyễn Bỉnh Khiêm.
10
1.1.3. Nút giao thông ParkSon (Lê Hồng Phong – Lô 22)
Chiều rộng mặt đƣờng phía Lê Hồng Phong 40m đến 45m, đƣờng nội
bộ lô 22 20m, đƣờng nội bộ lô 7 20m
Chiều rộng lề đƣờng trung bình ở đƣờng Lê Hồng Phong 10m, đƣờng
nội bộ lô 22 10, đƣờng nội bộ lô 7 10m.
Khoảng cách giữa 2 vạch cho ngƣời đi bộ theo trục đƣờng Lê Hồng
Phong là khoảng 40m và theo trục đƣờng nội bộ là khoảng 25m.
Đƣờng Lê Hồng Phong – Lô 22 là lối đi thuận 2 chiều cho các loại
phƣơng tiện, thô sơ, xe máy, xe ô tô….(trừ xe tải trọng > 15 tấn).
Ngã tƣ có hai trục đƣờng với kích thƣớc hình học không đối xứng, đặc
biệt chiều rộng đƣờng và lƣu lƣợng xe khác nhau tƣơng đối lớn, do đó khi bố
trí các cụm đèn tín hiệu cho phƣơng tiện và ngƣời đi cần thêm đèn báo cho rẽ
phải khi đèn đỏ (hƣớng Lê Hồng Phong – Lô 22 để tránh ùn tắc bởi đƣờng làn
xe máy hẹp). Đèn báo cho phép rẽ này đƣợc mắc song song với đèn đỏ của
hƣớng Lê Hồng Phong, khi đèn đỏ sang thì đèn báo cho phép rẽ phải ()
sáng xanh.
Hình 1.3: Nút giao thông Ngã Tƣ ParkSon.
Ngã tƣ ParkSon không phải là nút quan trọng nhƣng có đặc điểm
đƣờng làn xe máy hẹp, tập trung nhiều phƣơng tiện là xe máy cộng với xung
11
quanh rất nhiều nhà hàng, quán ăn, trung tâm thƣơng mại, văn phòng nên thi
thoảng vẫn ách tắc.
Hình 1.6: Tham gia giao thông tại Ngã Tƣ ParkSon.
1.1.4. Các nút giao thông khác.
Do trục đƣờng Lê Hồng Phong là tuyến đƣờng mới, quy hoạch đƣờng 4
làn rộng rãi, các tuyến đƣờng nội bộ giao nhau với đƣờng Lê Hồng Phong đều
là đƣờng 2 làn, lƣợng xe lƣu thông là tƣơng đƣơng nhau, tuy nhiều nhƣng ít
khi xảy ra ách tắc. Do vậy các nút giao thông tại các Ngã Tư Đông Khê, Ngã
Tư Đằng Lâm,Ngã Tư Lô 22và Ngã Tư Sân Bay Cát Bi đƣợc trình bày
tƣơng tự nhƣ Ngã Tư ParkSon.
12
Hình 1.7: Tham gia giao thông tại Ngã Tƣ Đông Khê.
Hình 1.8: Tham gia giao thông tại Ngã Tƣ Đằng Lâm
13
Hình 1.9: Tham gia giao thông tại Ngã Tƣ Lô 22 – Lê Hồng Phong
Hình 1.10: Tham gia giao thông tại Nút giao Sân Bay Cát Bi
1.2. MỤC TIÊU THIẾT KẾ CỦA MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN
GIAO THÔNG (LÀN XANH)
- Xây dựng mô hình trực quan thể hiện điều khiển tín hiệu theo “làn
sóng xanh” trục đƣờng Lê Hồng Phong
- Thiết kế điều khiển tín hiệu giao thông tập trung các nút giao thông
gần kề nhau, thỏa mãn mục tiêu những trục đƣờng đƣợc ƣu tiên khi đèn xanh
tại nút số một thì di chuyển tới nút thứ 2 cũng sẽ gặp đèn xanh. Khi thực hiện
điều khiển theo giải pháp này thì cần đảm bảo rằng các trục đƣờng không
14
đƣợc ƣu tiên phải thông suốt, phải tính toán thời gian đặt cho mỗi hƣớng thật
hợp lý nhằm đƣa ra một giải pháp tối ƣu nhất khi số lƣợng xe tham gia không
phải giờ cao điểm và giờ cao điểm Và tƣơng tự nhƣ vậy với các nút tiếp theo.
- Tính toán đƣợc tính ƣu việt hơn so với tín hiệu điều khiển hiện tại:
- Chúng ta đƣợc biết trở ngại giao thông không những ảnh hƣởng đến
mỗi ngƣời tham gia giao thông lãng phí thời gian và tiền bạc. Mà còn tăng
thêm chi phí của xã hội cho các hoạt động giao thông.
- Tăng tính năng lƣu thông cho các nút giao thông, điều khiển tiện lợi
dễ dàng tiết kiệm chi phí và có tính mở rộng cao.
- Hiện nay có tình trạng là đƣờng rộng nhƣng vẫn còn tình trạng ách
tắc, một phần do ngƣời tham gia nhƣng một phần do cách bố trí và điều khiển
các cụm ngã tƣ sẽ giúp cải thiện tình hình giao thông.
- Nhằm tối ƣu hóa việc tham gia của các phƣơng tiện và khả năng
thông xe nhanh nhất trong điều kiện cơ sở vật chất đƣờng và các công trình
hỗ trợ giao thông hiện có. Nâng cao ý thức tham gia giao thông của ngƣời
tham gia vào những tuyến đƣờng có nhiều phƣơng tiện tham gia.
15
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển đèn đường theo làn sóng xanh cho tuyến đường Lê Hồng Phong bằng PLC", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_thiet_ke_he_thong_dieu_khien_den_duong_theo_lan_song_x.pdf