Đồ án Hiết 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 SĨNG XANH CHO 
TUYẾN ĐƢỜNG LÊ HỒNG PHONG BẰNG 
 PLC 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY 
 NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG 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 SĨNG XANH CHO 
TUYẾN ĐƢỜNG LÊ HỒNG PHONG BẰNG 
 PLC 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY 
 NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP 
 Sinh viên :Nguyễn Trung Kiên 
 Ngƣời hƣớng dẫn: GS.TSKH Thân Ngọc Hồn 
 HẢI PHÕNG - 2019 
 Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam 
 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 Cơng Nghiệp 
 Tên đề tài : Thiết kế hệ thống điều khiển đèn đƣờng theo làn 
 sĩng 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 tốn và các bản vẽ). 
.............................................................................................................................
............................................................................................................................. 
.............................................................................................................................
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
.............................................................................................................................
............................................................................................................................. 
2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn 
............................................................................................................................. 
.............................................................................................................................
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
.............................................................................................................................
............................................................................................................................. 
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 cơng tác : Trƣờng Đại học dân lập Hải Phịng 
Nội dung hƣớng dẫn : Tồn bộ đề tài 
Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: 
Họ và tên : 
Học hàm, học vị : 
Cơ quan cơng tác : 
Nội dung hƣớng dẫn : 
Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày tháng năm 2018. 
Yêu cầu phải hồn thành xong trƣớc ngày......tháng.......năm 2019 
 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N 
 Sinh viên Cán bộ hƣớng dẫn Đ.T.T.N 
 Nguyễn Trung Kiên GS.TSKH Thân Ngọc Hồn 
 Hải Phịng, 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 cơng 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/khĩa 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 tốn số liệu ) 
 .................................................................................................................................... 
 .................................................................................................................................... 
 .................................................................................................................................... 
 .................................................................................................................................... 
 .................................................................................................................................... 
 .................................................................................................................................... 
 .................................................................................................................................... 
 3. Ý kiến của giảng viên hƣớng dẫn tốt nghiệp 
Đƣợc bảo vệ Khơng đƣợc bảo vệ Điểm hƣớng dẫn 
 Hải Phịng, 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 cơng tác: ........................................................................ ..................... 
 Họ và tên sinh viên: ...................................... Chuyên ngành: .............................. 
 Đề tài tốt nghiệp: ......................................................................... .................... 
 ........................................................................................................................ 
 1. Phần nhận xét của giáo viên chấm phản biện 
 .......................................................................................................................................... 
 .......................................................................................................................................... 
 .......................................................................................................................................... 
 .......................................................................................................................................... 
 .......................................................................................................................................... 
 2. Những mặt cịn hạn chế 
 ......................................................................................................................................................... 
 .......................................................................................................................................... 
 .......................................................................................................................................... 
 .......................................................................................................................................... 
 .......................................................................................................................................... 
 .......................................................................................................................................... 
 3. Ý kiến của giảng viên chấm phản biện 
Đƣợc bảo vệ Khơng đƣợc bảo vệ Điểm hƣớng dẫn 
 Hải Phịng, ngày tháng năm ...... 
 Giảng viên chấm phản biện 
 (Ký và ghi rõ họ tên) 
 2 
 MỤC LỤC 
LỜI NĨI ĐẦU .............................................................................................. 5 
CHƢƠNG 1: CÁC NƯT GIAO THƠNG TUYẾN ĐƢỜNG .......................... 7 
LÊ HỒNG PHONG ......................................................................................... 7 
1.1. HIỆN TRẠNG CÁC NƯT GIAO THƠNG ĐƢỜNG LÊ HỒNG PHONG
......................................................................................................................... 7 
1.1.1. Nút giao thơng Lê Hồng Phong – Ngơ Gia Tự ( Sân bay Cát Bi – Lê 
Hồng Phong – Ngơ Gia Tự ) ........................................................................... 7 
1.1.2. Nút giao thơng Cầu vƣợt Nguyễn Bỉnh Khiêm (Lê Hồng Phong - 
Nguyễn Bỉnh Khiêm) ...................................................................................... 8 
1.1.3. Nút giao thơng ParkSon (Lê Hồng Phong – Lơ 22) ............................. 11 
1.1.4. Các nút giao thơng khác. ..................................................................... 12 
Hình 1.10: Tham gia giao thơng tại Nút giao Sân Bay Cát Bi ....................... 14 
1.2. MỤC TIÊU THIẾT KẾ CỦA MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO 
THƠNG (LÀN XANH) ................................................................................. 14 
CHƢƠNG 2: ỨNG DỤNG PLC XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 
TÍN HIỆU ĐÈN GIAO THƠNG THEO LÀN ĐÈN XANH ......................... 16 
2.1. GIỚI THIỆU VỀ PLC ............................................................................ 16 
2.1.1. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC S7-200 .................................. 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. Ngơn 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 
 2.2. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA ĐÈN GIAO THƠNG TẠI MỘT 
NGÃ TƢ........................................................................................................ 31 
2.3. THIẾT KẾ TÍN HIỆU ĐÈN HOẠT ĐỘNG TRÊN CÁC NƯT GIAO .. 36 
THƠNG CHẠY THEO CÙNG MỘT TUYẾN ĐƢỜNG (TỔ CHỨC LÀN 
SĨNG XANH – GREEN LINE) ................................................................... 36 
2.3.1. Giới thiệu về phƣơng pháp điều khiển tín hiệu giao thơng theo làn sĩng 
xanh ............................................................................................................... 36 
2.3.2. Phƣơng pháp tính tốn, đặt thời gian cho tín hiệu giao thơng.............. 36 
CHƢƠNG 3: MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU ĐÈN GIAO THƠNG 
THEO LÀN ĐÈN XANH TUYẾN ĐƢỜNG LÊ HỒNG PHONG ............... 45 
3.1. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ TRONG MƠ HÌNH ............................... 45 
3.1.1. Thiết bị mạch điều khiển ..................................................................... 45 
3.1.2. Thiết bị mạch động lực ........................................................................ 45 
....................................................................................................................... 46 
3.2. VIẾT CHƢƠNG TRÌNH VỚI PLC S7-200 VÀ MƠ PHỎNG .............. 46 
3.2.1. Sơ đồ khối của chƣơng trình ................................................. 46 
3.3. MƠ HÌNH .............................................................................................. 51 
3.3.2. Mơ hình ............................................................................................... 53 
KẾT LUẬN ................................................................................................... 56 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 57 
 4 
 LỜI NĨI ĐẦU 
 Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế là tốc 
độ gia tăng khơng ngừng về các loại phƣơng tiện giao thơng. Sự phát triển 
nhanh chĩng của các phƣơng tiện giao thơng đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn 
giao thơng xảy ra rất thƣờng xuyên.Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao để đảm bảo 
giao thơng thơng suốt và sử dụng đèn điều khiển giao thơng ở những ngã tƣ, 
những nơi giao nhau của các làn đƣờng là một giải pháp. 
 Để viết chƣơng trình điều khiển đèn giao thơng ta cĩ thể viết trên nhiều 
hệ ngơn ngữ khác nhau. Nhƣng với những ƣu điểm vƣợt trội của PLC S7-200 
nhƣ: Cĩ thể ghép nối mở rộng, dễ thi cơng, sửa chữa, chất lƣợng làm việc ổn 
định linh hoạt. Nên ở đây em đã chọn hệ thống điều khiển cĩ thể lập trình 
đƣợc PLC (Programmble Logic Control) với ngơn ngữ lập trình của S7–200 
để viết chƣơng trình điều khiển đèn giao thơng. 
 Xuất phát từ những nhu cầu thực tế giao thơng 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 thơng theo làn sĩng xanh tuyến đƣờng Lê Hồng Phong”. 
Mục đích của đề tài này là hiểu biết về các thiết bị tự động hố, các giải pháp 
tự động hố tích hợp tồn diện thơng qua PLC S7–200 và quan trọng nhất là 
những giải pháp giao thơng tại các ngã tƣ và cụm ngã tƣ nhằm tiết kiệm thời 
gian và ách tắc giao thơng (điều khiển đèn giao thơng theo “làn xanh”, giải 
pháp điều khiển đèn giao thơng tại các nút giao thơng quan trọng). 
 Trong quá trình hồn thiện đồ án tốt nghiệp “Xây dựng hệ thống điều 
khiển đèn giao thơng theo làn sĩng xanh tuyến đƣờng Lê Hồng Phong” 
tơi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ, định hƣớng và phân tích chi tiết của thầy Thân 
Ngọc Hồn đặc biệt là tính tốn và thời gian chung của “làn sĩng xanh”. 
 5