Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông tại ngã tư dùng bộ điều khiển PLC S7-200
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế là tốc độ ra
tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông. Sự phát triển nhanh
chóng của các phương tiện giao thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao
thông xảy ra rất thường 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 tư
,
những nơi giao nhau của các làn đường là một giải pháp .
Để viết chương trình điều khiển đèn giao thông ta có thể viết trên nhiều hệ
ngôn ngữ khác nhau . Nhưng với những ưu điểm vượt trội của PLC S7- 200 như:
giá thành hạ , dễ thi công , sửa chữa , chất lượng làm việc ổn định linh hoạt….
nên ở đây tôi đã chọn hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC
(Programmble Logic Control) với ngôn ngữ lập trình của S7 – 200 để viết
chương trình điều khiển đèn giao thông .
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế và những ham muốn hiểu biết về về lĩnh
vực này , tôi xin chọn đề tài làm đồ án môn học về : “ Thiết kế hệ thống điều
khiển đèn giao thông tại ngã tư dùng bộ điều khiển PLC S7 - 200”. Mục đích
của đề tài này là hiểu biết về các thiết bị tự động số, các giải pháp tự động hố tích
hợp toàn diện thông qua PLC S7 – 200 và quan trọng nhất là những ứng dụng của
PLC trong cuộc sống ( Điều khiển đèn giao thông , tự động số trong mọi lĩnh vực
của ngành sản xuất . . )
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ
TRÌNH (PLC) VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC S7-300 CỦA
SIEMENS
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH PLC
1.1.1. Giới thiệu chung về hệ thống điều khiển logic khả trình PLC
Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control), viết tắt
thành PLC là loại thiết bị được ứng dụng rất rộng rãi trong tự động hoá xí nghiệp
công nghiệp và rất nhiều lĩnh vực khác. Thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các
thuật toán điều khiển số thông qua ngôn ngữ lập trình, các thuật toán này có thể
sửa đổi và thay thế một cách nhanh chóng và dễ dàng cho phù hợp với từng yêu
cầu công nghệ. PLC được thiết kế có sẵn giao diện cho các thiết bị vào/ra và có thể
lập trình với ngôn ngữ lập trình đơn giản và dễ hiểu, chủ yếu giải quyết các phép
toán logic và chuyển mạch, cho phép các kĩ sư không yêu cầu cao về máy tính và
ngôn ngữ máy tính cũng có thể sử dụng được. PLC là một bộ điều khiển số nhỏ
gọn, dễ thay đổi thuật toán và dễ trao đổi thông tin với các PLC khác hoặc với máy
tính
1.1.2. Cấu trúc chung của PLC
PLC gồm có 5 thành phần cơ bản: - Module xử lý tín hiệu
- Module nhớ
- Module nguồn
- Mô đun vào/ra
- Thiết bị lập trình
Sơ đồ của một bộ PLC cơ bản được biểu diễn trên hình 1.1
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
Hình 1. 1. Cấu trúc chung của PLC
Ngoài các module chính này, các PLC còn có các module phụ trợ như
module kết nối mạng, các module đặc biệt để xử lý tín hiệu như module kết nối với
các can nhiệt, module điều khiển động cơ bước, module kết nối với encoder,
module đếm xung vào .v.v..
1.1.3. Nguyên lý hoạt động của PLC
Khi chạy, một chương trình PLC chia làm 3 giai đoạn chính:
Giai đoạn 1: Đọc tín hiệu đầu vào
Giai đoạn này bộ vi xử lý “chụp lại” trạng thái logic của các đầu vào rồi truyền
hình ảnh nhận được vào bộ nhớ dữ liệu.
Giai đoạn 2: Thực hiện chương trình
Thực hiện các phép toán logic chứa trong bộ nhớ chương trình lần lượt từ đầu đến
cuối bằng cách sử dụng “hình ảnh” của trạng thái đầu vào chứa trong bộ nhớ dữ
liệu. Kết quả của mỗi phép toán logic (hình ảnh đầu ra) lại được lưu trong bộ nhớ
dữ liệu.
Giai đoạn 3: Xuất kết quả ra
Sao chép lại toàn bộ các trạng thái logic hình ảnh của đầu ra (lưu trong bộ nhớ dữ
liệu) ra các module đầu ra để điều khiển các thiết bị bên ngoài.
Như vậy, ta có thể khái quát một chu trình làm việc của PLC như sau:
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
Hình 1. 2. Chu trình làm việc của PLC
1.1.4. Bài toán thiết kế hệ điều khiển PLC
Đối với một bài toán thiết kế điều khiển PLC ta cần theo các bước sau:
- Tìm hiểu, phân tích yêu cầu công nghệ,
- Xác định đối tượng điều khiển của hệ thống,
- Xác định loại và số lượng tín hiệu đầu vào và ra, lập bảng phân công địa
chỉ vào/ra
- Vẽ giản đồ thời gian hoặc lưu đồ thuật toán cho các tín hiệu vào/ ra
- Lựa chọn ngôn ngữ lập trình và loại PLC tương ứng
- Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi
- Viết chương trình điều khiển
- Chạy mô phỏng và kiểm tra lỗi
- Nạp chương trình vào PLC
- Chạy thử và kiểm tra
- Nếu tốt ta tiến hành nạp chương trình vào EPROM và tạo tài liệu chương
trình.
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
Hình 1. 3. Trình tự các bước thiết kế bài toán điều khiển PLC
1.1.5. Phân tích lựa chọn chủng loại PLC
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hãng sản xuất PLC như Siemen, Omron,
ABB, Mitshubishi, LG...., mỗi hãng đều có những tính năng và ưu điểm riêng. Với
mục đích đa dạng về chủng loại để em được làm quen với các hãng PLC khác
nhau, vì vậy đề tài lựa chọn bộ PLC S7-200 của hãng Siemens để nghiên cứu. Bộ
PLC S7-200 là bộ PLC thông dụng, tính năng mạnh mẽ của hãng Siemens, bộ PLC
S7-200 phù hợp với các yêu cầu điều khiển tự động từ đơn giản đến phức tạp.
2.1. BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC S7-200 CỦA SIEMEN
2.1.1.Cấu trúc của CPU224 gồm:
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
• 4096 từ đơn (Word) để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ ghi/đọc được
và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM.
• 2560 từ đơn để lưu dữ liệu.
• 14 cổng vào logic và 10 cổng ra logic Có thể ghép nối thêm 7 modul mở
rộng
• Tổng số cổng vào ra cực đại là 128 cổng vào và 128 cổng ra.
• 256 bộ tạo thời gian trễ, trong đó có 4 timer có độ phân giải 1ms, 16 timer
có độ phân giải 10ms, 236 timer có độ phân giải 100ms.
• 256 bộ đếm được chia làm 2 loại, một loại chỉ đếm lên (CTU), một loại vừa
đếm lên vừa đếm xuống (CTUD).
• 256 bit nhớ đặc biệt (lư u tr ạ ng thái b ằ ng t ụ hoặ c pin) và 112 bít (l ư u
trong EEPROM) dùng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặc chế độ làm
• việc.
• Tốc độ thực hiện lệnh: 0.37µs cho 1 lệnh
logic Tích hợp đồng hồ thời gian thực.
• Tích hợp cổng truyền thông RS-485
• Có các chế độ ngắt: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn xung, ngắt
theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao
• Dữ liệu không bị mất trong khoảng thời gian 190giờ kể từ khi
PLC bị mất điện2 đầu vào tương tự độ phân giải 8 bit
2.1.2.Mô tả các đèn báo trên PLC S7-200:
Đèn đỏ SF: đèn sáng khi PLCđang làm việc báo hiệu hệ thống bị
hỏng hóc.
Đèn xanh RUN: đèn xanh sáng chỉ định PLC đangở chế độ làm việc.
Đèn vàng STOP: đèn sáng thông báo PLC đang ở trạng thái dừng. Dừng
tất cả chương trình đang thực hiện.
Đèn xanh Ix.x : đèn sáng báo hiệu trạng thái của tín hiệu của cổng vào
đang ở mức logic 1 ngược lại là mức logic 0.
Đèn xanh Qx.x : đèn sáng báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
logic của cổng ra đang ở mức logic 1, ngược lại là mức logic 0.
2.1.3.Cổng truyền thông:
2.1.4.Các ưu điểm của PLC so với mạch điện đấu dây thuần tuý:
Chân 1: nối đất.
Chân 2: nối nguồn 24VDC. Chân 3:
truyền và nhận dữ liệu. Chân 4: không sử
dụng. Chân 5: nối đất. Chân 6: nối nguồn
5VDC Chân 7: nối nguồn 24VDC. Chân
8: Truyền và nhận dữ liệu. Chân 9: không
sử dụng
Kích cỡ nhỏ.
Thay đổi thiết kế dễ dàng và nhanh khi có yêu cầu về kỹ thuật,qui
trình công nghệ.
Có chức năng chẩn đoán lỗi và ghi đè.
Các ứng dụng của S7-200 có thể dẫn chứng bằng tài liệu.
Các ứng dụng được phân bố nhân bản nhanh chóng và thuận tiện.
S7-200 có thể điều khiển hoàng loạt các ứng dụng khác nhau trong tự động
hoá.Với cấu trúc nhỏ gọn,có khả năng mở rộng, giá rẻ và một tập lệnh Simatic
mạnh của S7-200 là một lời giải hoàn hảo cho các bài toán tự động hoá vừa và
nhỏ. Ngoài ra S7-200 còn có các ưu điểm sau đây :
- Cài đặt, vận hành đơn giản.
- Các CPU có thể sử dụng trong mạng,trong hệ thống phân tán hoặc sử dụng
- đơn lẻ.
- Có khả năng tích hợp trên qui mô lớn.
- Ứng dụng cho các điều khiểnđơn giản và phức tạp.
- Truyền thông mạnh.
2.1.5. Kết nối PLC với máy tính để lập trình và nạp chương trình
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
2.1.6. Cấu trúc bộ nhớ.
a, Cấu trúc bộ nhớ:
• Bộ nhớ của S7- 200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ
liệu trong khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn cung cấp.
• Bộ nhớ có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ
phần các bit nhớ đặc biệt.
+ 4 vùng nhớ gồm:
- Vùng chương trình: là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu giữ các
lệnh chương trình .Vùng này thuộc kiểu non-volatile.
- Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: từ khoá, địa chỉ
trạm…Nó thuộc kiểu non-volatile.
- Vùng dữ liệu: là miền nhớ động, có thể truy cập theo từng bit, từng byte,
từng từ đơn và từ kép. Được dùng để lưu trữ các thuật toán, các hàm truyền
thông, lập bảng , các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ.
- Vùng dữ liệu được chia thành nhiều miền nhớ nhỏ với các chức năng khác
nhau
* V: Variable memory
* I: Input image register
* O: Output image register
* M: Internal memory bits
* SM: Special memory bits
2.1.7. Địa chỉ các vùng nhớ của S7-200 CPU 224
Đầu vào (Input): I0.0→I0.7; I1.0→I1.5;
I2.0→I2.7 Đầu ra (Output): Q0.0→Q0.7;
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
Q1.0→Q1.1 Bộ đệm ảo đầu vào: I0.0→I15.7
(128 đầu vào)
Bộ đệm ảo đầu ra: Q0.0→Q15.7 (128 đầu ra)
Đầu vào tương tự: AIW0→AIW62
Đầu ra tương tự: AQW0→AQW62 Vùng nhớ
V: VB0→VB5119 Vùng nhớ L: LB0→LB63
Vùng nhớ M: M0.0 → M31.7
3.1 Cài đặt và sử dụng phần mềm STEP 7 – Micro/win 32
+ Những yêu cầu đối với máy tính PC”
Máy tính cá nhân PC, muốn cài đặt được phần mềm STEP 7-Micro/Win phải thoả
mãn những yêu cầu sau đây:
- 640 Kbyte RAM (ít nhất phải có 500 Kbyte bộ nhớ còn trống).
- Màn hình 24 dòng , 80 cột ở chế độ văn bản.
- Còn khoảng 2 Mbyte trống trong ổ đĩa cứng.
- Có hệ điều hành MS-DOS ver. 5.0 hoặc cao hơn.
- Bộ chuyển đổi RS232-RS485 phục vụ ghép nối truyền htông trực tiếp
giữa máy tính và PLC. (truyền thông online)
Truyền thông giữa STEP 7-Micro/Win với S7-200 CPU qua cổng truyền
thông ở phía đáy của PLC. Sử dụng cáp có bộ chuyển đổi RS232-RS485,
được gọi là cáp PC/PPI, để nối máy tính với PLC tạo thành mạch truyền
thông trực tiếp.
Cắm 1 đầu của cáp PC/PPI với cổng truyền thông 9 chân của PLC, còn đầu kia với
cổng truyền thông nối tiếp RS-232C của máy PC. Nếu máy PC có cổng truyền
thông nối tiếp RS232 với 25 chân, thì phải ghép nối qua bộ chuyển đổi 25 chân/9
chân để có thể ghép nối với cáp truyền thông PC/PPI.
+ Cài đặt phần mềm lập trình STEP 7-Micro/Win 32.
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
Sau khi kiểm tra bộ nhớ, ổ đĩa cứng hoàn toàn có đủ khả năng để cài phần mềm
STEP 7-Micro/Win vào ổ cứng, thì lần lượt tiến hành các bước:
1/ Chèn đĩa CD vào ổ CD máy tính.
2/ Kích chuột vào nút “ Start “ để mở menu Window.
3/ Kích chuột vào mục Run của menu.
4/ Nếu cài đặt từ:
Disk A: Trong hộp thoại Run, gõ a:\setup và kích OK hoặc ENTER.
CD: Trong hộp thoại Run, gõ e:\setup và kích OK hoặc ENTER.
5/ Sau đó sẽ nhận được dần dần từng bước các chỉ dẫn thao tác tiếp theo trên
màn hình và hoàn thành công việc cài đặt.
6/ Khi kết thúc việc cài đặt, hộp thoại setup PG/PC Interface tự động xuất
hiện. Kích “Cancel” để trở về cửa sổ chính của STEP 7-Micro/Win 32.
Sau khi đã cài đặt xong có thể bắt đầu soạn thảo chương trình nhờ phần mềm
STEP 7-Micro/Win 32 bằng cách nhấp đúp chuột vào biểu tượng STEP 7-
Micro/Win 32 trên màn hình.
I0.0 I0.1 Q0.1
4.1.CÁC LỆNH GHI/XOÁ GIÁ TRỊ CHO TIẾP ĐIỂM
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
1
0
4.1.1 Mạch nhớ R – S.
I0.0
I0.1
S
R
Q0.1
Q
Mạch này có hai trạng thái tín hiệu ở ngõ ra tương ứng với các trạng thái tín hiệu
đặt ở ngõ vào. Nếu ngõ vào I0.0 có trạng thái 1 thì ngõ ra có tín hiệu 1. Khi ngõ
vào I0.1 có trạng thái tín hiệu 1 thì ngõ ra có tín hiệu 0. Các trường hợp còn lại,
ngõ ra đều bằng 0. Người ta gọi mạch này là mạch nhớ tín hiệu (giống như mạch tự
giữ trong mạch điều khiển dùng rơ le). Thay đổi trạng thái các ngõ ra: đặt (set)
hoặc xoá (reset).
4.1.2 Lệnh SET (S) và RESET (R) trong S7-200
Trong sơ đồ hình thang, các cuộn dây ra sẽ ở trạng thái đặt (bằng 1) hoặc xoá
(bằng 0) phụ thuộc vào các quan hệ logic điều khiển dòng tín hiệu. Khi có dòng
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
chảy đến cuộn dây, một ngõ ra hoặc nhiều ngõ ra sẽ được đặt cũng như xoá bởi các
lệnh này.
Trong bảng liệt kê lệnh, các giá trị này sẽ truyền giá trị của đỉnh ngăn xếp đến
các ngõ ra tương ứng. Khi đỉnh ngăn xếp bằng 1 thì các ngõ ra sẽ được đặt cũng
như xoá bởi các lệnh set và reset (phạm vi cho phép từ 1 đến 255 ngõ ra). Nội dung
ngăn không bị thay đổi bởi những lệnh này. Trong cả hai dạng sơ đồ hình thang và
liệt kê chỉ thị đều cho phép khả năng truy xuất trực tiếp ngõ ra. Giá trị ngõ ra trong
toán hạng được ghi đồng thời vào bộ đệm và các ngõ ra vật lý, khác với các lệnh
gián tiếp, giá trị này chỉ được ghi vào bộ đệm.
Mô tả lệnh S (Set) và R (Reset) bằng LAD
LAD
Mô tả
Toán hạng
S_BIT:
I,Q,M,SM,,C,V
(bit)
n
n
S BIT
Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm
kể từ S_BIT
S
R
n :
Ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm
kể từ S_BIT. Nếu S_BIT lại chỉ vào
Timer hoặc Couter thì lệnh sẽ xoá bit
đầu ra của Timer, Counter đó.
IB,QB,MB,SMB,
VB,AC,hãng
số,*VB,*AC
S BIT
n
n
S_BIT: Q
(bit)
n :
IB,QB,MB,SMB,
VB,AC,hãng
số,*VB,*AC
S BIT
S BIT
Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm
kể từ S_BIT
S I
R I
Ngắt tức thời một mảng gồm n các
tiếp điểm kể từ địa chỉ S_BIT
Mô tả lệnh S (Set) và R (Reset) bằng STL
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
STL
Mô tả
Toán hạng
S_BIT:
I,Q,M,SM,C,V
(bit)
Ghi giá trị logic vào một mảng gồm n
bit kể từ địa chỉ S_BIT
S S_BIT
R S_BIT
n
n
n :
Xoá một mảng gồm n bit kể từ địa
chỉ S_BIT. Nếu S_BIT lại chỉ vào
Timer hoặc Couter thì lệnh sẽ xoá bit
đầu ra của Timer, Counter đó.
IB,QB,MB,SMB,
VB,AC,hãng
số,*VB,*AC
S_BIT: Q
(bit)
n :
IB,QB,MB,SMB,
VB,AC,hãng
số,*VB,*AC
Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm
kể từ S_BIT
SI S_BIT
RI S_BIT
n
n
Xoá tức thời một mảng gồm n bit
kể từ địa chỉ S_BIT
4.1.3 Các ví dụ ứng dụng dùng bộ nhớ
a/ Mạch chốt lẫn nhau của 2 van từ
I0.1 I0.0
I0.2
Xác lập vào/ra
Kí hiệu
Điạ
chỉ
Chú thích
&
S1
S2
S3
Y1
Y2
I0.0
I0.1
Nút nhấn thường mở
Nút nhấn thường đóng
Nút nhấn thường mở
Van từ 1
R1
1
S
R1
1
S
1
1
I0.2
Q0.1
Q0.0
Q0.0
Q0.1
Van từ 2
Hình 4.41 Sơ đồ mạch logic
Hình 4.42: Bảng xác lập vào/ra
Mô tả hoạt động: - Qua việc khởi động S1 hoặc S3 các bộ nhớ một (van từ 1)
hoặc bộ nhớ hai (van từ 2) sẽ được đặt. Nút nhấn S2 làm nhiệm vụ cắt mạch.
Chương trình được viết ở LAD
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
Chương trình được viết ở STL:
5.1. Timer: - Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên
trong bộ điều khiển vẫn gọi là khâu trễ.
Bộ điều khiển lập trình S7 – 200 có 128 timer (với CPU 214) được chia làm 2
loại khác nhau:
- Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (ON- Delay Timer) kí hiệu là TON.
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
- Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Retentive - ON – Delay Timer) kí hiệu là
TONR
Cả hai loại Timer đều có 3 loại với 3 độ phân giải thời gian khác nhau: - 1ms
- 10ms
- 100ms
Thời gian trễ được tạo ra chính là tích của độ phân giải của Timer được chọn
và giá trị đặt trước cho Timer.
Reset một Timer: - Một Timer đang làm việc có thể được đưa lại về trạng thái ban
đầu, công việc đó được gọi là reset Timer. Khi reset một bộ Timer, T-word vàT-bit
của nó đồng thời được xoá và có giá trị bằng 0, như vậy giá trị đếm tức thời được
đặt về 0 và tín hiệu đầu ra cũng có logic bằng 0. Có thể reset bất cứ bộ Timer nào
của S7 – 200 bằng lệnh R. Có hai phương pháp để reset một Timer TON:
- Xóa tín hiệu đầu vào
- Dùng lệnh reset.
Dùng lệnh R là phương pháp duy nhất để reset các bộ Timer kiểu TONR
Cập nhật Timer có độ phân giải là 1ms
CPU của S7 – 200 có các bộ Timer có độ phân giải 1ms cho phép PLC cập nhật
và thay đổi giá trị đếm tức thời trong T-word mỗi 1ms một lần. Các bộ Timer có độ
phân giải thấp này có khả năng điều khiển chính xác các thao tác.
Ngay sau khi bộ Timer với độ phân giải 1ms được kích, việc cập nhật để thay
đổi giá trị đếm tức thời trong T-word hoàn toàn tự động. Chỉ nên đặt giá trị rất nhỏ
cho PT của bộ Timer có độ phân giải 1ms. Tần số cập nhật để thay đổi giá trị đếm
tức thời và T-bit của một bộ Timer có độ phân giải 1ms không phụ thuộc vào vòng
quét (scan) của bộ điều khiển và vòng quét của chương trình đang chạy. Giá trị
đếm tức thời và T-bit của bộ Timer này có thể được cập nhật vào bất ký thời điểm
nào trong vòng quét và được cập nhật nhiều lần trong một vòng quét nếu thời gian
vòng quét lớn hơn 1ms.
Thực hiện lệnh R đối với một Timer có độ phân giải 1ms đang ở trạng thái làm
việc có nghĩa là đưa Timer đó về trạng thái ban đầu, giá trị đếm tức thời của Timer
được đưa về 0 và T-bit nhận giá trị logic 0.
Cập nhật Timer có độ phân giải là 10ms
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
CPU của S7 – 200 có các bộ Timer với độ phân giải 10ms. Sau khi đã được
kích, việc cập nhật T-word và T-bit để thay đổi giá trị đếm tức thời và trạng thái
logic đầu ra của các bộ Timer này không phụ thuộc vào chương trình và được tiến
hành hoàn toàn tự động mỗi vòng quét một lần và tại thời điểm đầu vòng quét.
Thực hiện lệnh R đối với một bộ Timer có độ phân giải là 10ms đang ở trạng
thái làm việc là đưa Timer về trạng thái ban đầu và xoá T-word và T-bit của Timer.
Cập nhật Timer có độ phân giải là 100ms
Hầu hết các bộ Timer của S7 – 200 là các bộ Timer có độ phân giải là 10ms. Giá
trị để lưu trữu trong bộ Timer 100ms được tính tại mỗi đầu vòng quét và thời gian
để tính sẽ là khoảng thời gian từ đầu vòng quét trước đó.
Việc cập nhật để thay đổi giá trị đếm tức thời của Timer chỉ được tiến hành
ngay tại thời điểm có lệnh khai báo cho Timer trong chương trình. Bởi vậy quá
trình cập nhật giá trị đếm tức thời không phải là quá trình tự động và không nhất
thiết phải thực hiện một lần trong mỗi vòng quét ngay cả khi Timer đã được kích.
5.1.1 On – Delay Timer (TON)
Địa chỉ của On – Delay Timer ở S7 – 200 được cho theo độ phân giải như sau:
Độ phân
CPU
CPU
CPU 215/216
giải
212/214/215/216
214/215/216
1ms
10ms
100ms
T32
T96
T33 đến T36
T37 đến T63
T97 đến T100
T101 đến T127
T128 đến T155
TON được viết trong LAD và STL cũng như giản đồ thời gian của nó
Timing Diagram
I0.2
Maximum
Value=32767
PT=3
PT=3
T33 (current)
T33 (bit)
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
Thời gian đóng mạch chậm khởi động và đếm đến giá trị cao, khi ngõ vào I0.2
đóng mạch. Nếu giá trị đếm tức thời >= giá trị đặt trước , thì bit thời gian hoạt
động (T33 có tín hiệu 1). Nó bị reset khi ngõ vào I0.2 ngắt mạch.
5.1.2 Retentive On – Delay Timer (TONR)
Địa chỉ của TONR ở S7 – 200 được cho theo độ phân giải như sau:
Độ phân
CPU 212/214
CPU 214
CPU 215/216
giải
1ms
10ms
100ms
T0
T64
T1 đến T4
T5 đến T31
T65 đến T68
T69 đến T95
TONR được viết trong LAD và STL cũng như giản đồ thời gian của nó:
T im in g D ia g ra m
I2 .1
M a x im u m
v a lu e = 3 2 7 6 7
P T = 1 0
T 2 (c u rre n t)
T 2 (b it)
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
Thời gian đóng mạch chậm khởi động và đếm đến giá trị cao, khi ngõ vào I2.1
đóng mạch. Nếu giá trị đếm tức thời >= giá trị đặt trước, thì bit thời gian hoạt động
(T2 có tín hiệu 1). Giá trị đếm tức thời được lưu lại và không bị thay đổi trong
khoảng thời gian tín hiệu đầu vào I2.1 có tín hiệu logic 0. Giá trị của T-bit không
được nhớ mà phụ thuộc hoàn toàn vào kết quả so sánh giữa giá trị đếm tức thời và
giá trị đặt trước.
6.1COUNTER (Bộ đếm)
Counter là bộ đếm thực hiện chức năng đếm sườn xung trong S7 – 200. Các bộ
đếm của S7 – 200 được chia làm hai loại:
- Bộ đếm lên CTU (Count Up)
- Bộ đếm lên và đếm xuống CTUD (Counter Up/Down).
CP 212
CPU 214
CPU 215/216
Z0 – Z63
Z0 – Z127
Z0 – Z255
CTU
0 - 47
CTUD
48 - 63
CTU
CTUD
48 - 79
0 – 47
80 - 127
Hình 4.44. Các vùng địa chỉ của bộ đếm
6.1.1 Bộ đếm lên (Counter up)
Bộ đếm lên (CTU) đếm số sườn lên của tín hiệu logic đầu vào (CU), tức là đếm số
lần thay đổi trạng thái logic từ 0 đến 1 của tín hiệu. Số sườn xung đếm được, được
ghi vào thanh ghi 2 byte của bộ đếm, gọi là thanh ghi C-word. Cứ mỗi sườn xung
tín hiệu thì giá trị đếm của bộ đếm Cxx tăng 1. Giá trị này có thể tăng đến giá trị
cao nhất của nó. Bộ đếm chỉ dừng lại nếu giá trị đếm đạt đến +32767.
Nội dung của C-word, gọi là giá trị đếm tức thời của bộ đếm, luôn được so sánh
với giá trị đặt trước (giá trị tới hạn) của bộ đếm, được ký hiệu là PV (Preset value).
Khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước này thì bộ đếm báo ra
ngoài bằng cách đặt giá trị logic 1 vào một bit đặt biệt của nó, được gọi là C-bit.
Trường hợp giá trị đếm tức thời nhỏ hơn giá trị đặt trước thì giá trị logic là 0.
Bộ đếm sẽ được reset (0), nếu ngõ vào đặt tại R cuả nó được đóng mạnh (bằng
1) hoặc khi lệnh R (reset) được thực hiện với C-bit. Khi bộ đếm được reset, cả C-
word và C-bit đều nhận giá trị 0.
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
Vùng địa chỉ của bộ đếm được cho trong bảng ở hình 1.
Giá trị tới hạn giới hạn đếm đặt ở ngõ vào PV đưa ra có thể là hằng số hoặc có
thể là từ như sau: VW , T, C, IW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Constant, *VD,
*AC.
Bộ đếm CTU được viết trong LAD, STL cũng như giản đồ thời gian được cho như
hình vẽ:
6.1.2 Bộ đếm lên/ xuống (Counter up - down)
Bộ đếm lên/xuống (CTUD) đếm lên khi gặp sườn lên của xung vào cổng đếm
lên, ký hiệu là CU trong LAD. Giá trị đếm của bộ đếm tăng 1 ở mỗi sườn xung lên
ở ngõ vào. Giá trị này có thể tăng đến giá trị cao nhất của nó. Bộ đếm chỉ dừng lại
nếu giá trị đếm đạt đến +32767. Bộ đếm CTUD đếm xuống khi gặp sườn lên của
xung vào cổng đếm xuống, ký hiệu là CD trong LAD. Giá trị đếm của bộ đếm
giảm đi 1 ở mỗi sườn xung lên ở ngõ vào CD. Bộ đếm chỉ dừng lại, nếu giá trị đếm
đạt đến -32767.
Nếu giá trị đếm tức thời >= giá trị đặt trước ở ngõ vào PV, thì C-bit có giá trị
bằng 1. Còn các trường hợp khác C-bit có giá trị bằng 0.
Giống như bộ đếm CTU, bộ đếm CTUD cũng có thể được đưa về trạng thái
khởi phát ban đầu bằng 2 cách:
- Khi ngõ vào R có giá trị logic bằng 1
- Dùng lệnh R (reset) để reset C-bit bộ đếm.
Giá trị tới hạn giới hạn đếm đặt ở ngõ vào PV đưa ra có thể là hằng số hoặc có
thể là từ như sau: VW , T, C, IW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Constant, *VD,
*AC.
Bộ đếm CTU được viết trong LAD, STL cũng như giản đồ thời gian được cho
như hình vẽ:
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
I0.1
Up
I0.2
Down
I0.3
Reset
5
5
4
4
4
3
3
2
0
1
C48
(current)
0
C48
(bit)
CHƯƠNG 2:Tìm hiểu về công nghệ và chọn thiết bị phần cứng
2.1. Yêu cầu công 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 thông ngày càng tăng. Vì vậy để đảm bảo giao thông được an
toàn và thông suốt thì việc sử dụng các hệ thống tín hiệu điều khiển và phân luồng
Đồ án môn học
Điều Khển đèn giao thông
ở các nút giao thông là cần thiết. Với tầm quan trọng như vậy hệ thống điều khiển
tín hiệu giao thông 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.
2.2: Nguyên tắc hoạt động của đèn giao thông
X1
Ð3 V3 X3
V1
Ð1
Ð1
V1
X1
X3 V3 Ð3
START
STOP
Cấu tạo
Hệ thống đèn giao thông hay là đèn điều khiển giao thông gồm bốn cột đèn
chính được lắp đặt tại bốn đầu của một ngã tư. Mỗi một cột đèn gồm 3 đèn chính
gồm: đèn xanh, đèn đỏ và đèn đỏ.
Ngòai 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
Tải về để xem bản đầy đủ
21 trang
30/03/2022
8422
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông tại ngã tư dùng bộ điều khiển PLC S7-200", 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_giao_thong_tai_nga_tu.docx
