Hệ thống SCADA - Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh dùng PLC S7-200 giám sát bằng WINCC

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ ------------ BÀI TẬP LỚN SCADA Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG PLC S7-200 VÀ WINCC SVTH : Trần Duy Hưng MSSV: 10370231 Lớp : DHDT6ALT ------ HCM 6/2012 ------ Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 2 SVTH: TRẦN DUY HƯNG DỰ ÁN HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG THÔNG MINH 1. Nội dung dự án 1.1. Yêu cầu Điều khiển hệ thống đèn giao thông thông minh theo yêu cầu:  Từ 23h đêm đến 5h sáng đèn vàng nhấp nháy  Từ 5h sáng đến 23h đêm đèn hoạt động theo quy định sau:  Đèn xanh ở đường thứ nhất sang 30s, đèn vàng sáng trong 5s.  Đèn xanh ở đường thứ hai sáng trong 35s, đèn vàng sáng trong 5s.  Khi đèn xanh bên đường 1 sáng thì không cho phép đi bộ (đèn đi bộ đỏ). Khi đèn chuyển đèn đỏ thì cho phép đi bộ (đèn đi bộ xanh). Khi đèn chuẩn bị chuyển từ đỏ sang xanhthì đèn xanh dành cho người đi bộ sẽ sẽ nhấp nháy với chu kì 1s để báo hiệu đèn đi bộ sắp chuyển sang đỏ để người đi bộ dừng qua đường (trong vòng 5s).  Tương tự với đèn dành cho người đi bộ bên đường 2. 1.2. Lưu đồ giải thuật Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 3 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Đèn vàng 1 Start D S D S Quay lai Quay lai 5h<=t<=23h Đèn xanh1 T37 (30s) Đèn đỏ 2 Đèn ĐB xanh 2 Đèn ĐB đỏ1 SM 0.5 END T40 (5s) Stop T38 (5s) Đèn xanh 2 T39 (35s) Đèn vàng 2 Đèn đỏ 1 Đèn ĐB xanh 1 Đèn ĐB đỏ2 SM 0.5 SM 0.5 Đèn vàng 1 Đèn vàng 2 Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 4 SVTH: TRẦN DUY HƯNG 2. Thực hiện dự án 2.1. Lập trình PLC Click đúp vào biểu tượng Step7 MicroWin trên màn hình Desktop hoặc vào Start =>All Program file =>Simatic =>Step 7- MicroWin. Cửa sổ giao diện sẽ hiện ra như sau: Click vào File ->Save (hoặc nhấn Ctrl+S) để Save file. Ở cửa sổ hiện ra đặt tên vào ô file name, chọn đường dẫn để lưu file ở ô Save in, sau đó nhần Save để lưu lại. Từ giao diện chương trình click vào Symbol Table để đặt tên cho các biến Click vào Program Block. Từ giao diện click đúp vào Bit logic, Compare, Move, Integer Math để lấy ra các biến để thiết kế. Ta được kết quả như sau:  Network 1 Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 5 SVTH: TRẦN DUY HƯNG  Network 2  Network 3  Network 4  Network 5 Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 6 SVTH: TRẦN DUY HƯNG  Network 6  Network 7  Network 8  Network 9  Network 10 Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 7 SVTH: TRẦN DUY HƯNG  Network 11  Network 12  Network 13  Network 14 Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 8 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Sau đó tiến hành lưu lại một lần nữa. 2.2. PC Access Mở PC Access Click đúp vào biểu tượng trên màn hình Desktop hoặc vào Start ->Programs - >Simatic ->S7-200 PC Access. Giao diện PC Access hiện ra như sau: Vào File ->Save (Hoặc Ctrl+S) để lưu file Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 9 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Gõ tên file muốn lưu (ví dụ là Dengiaothong), click Save để lưu file Từ giao diện PC Access Click chuột phải vào MicroWin(COM1) chọn New PLC Trong cửa sổ PLC Properties gõ tên vào mục Name (Ví dụ S7-200) rồi click OK Ta được cửa sổ giao diện như hình dưới: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 10 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Bây giờ ta sẽ đi đặt các Tag Từ giao diện chương trình bấm chuột phải, chọn New ->Item… Cửa sổ Item Properties hiện ra, đặt tên Start vào ô Name, địa chỉ vào I0.0 vào ô Address sau đó nhấn OK Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 11 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Ta có một Tag được thêm vào như sau: Cách làm tương tự ta sẽ đặt các Tag khác cho chương trình điều khiển. Kết quả như sau: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 12 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Trong đó: Kí hiệu Địa chỉ Sơ lược Start I0.0 Khởi động hệ thống bằng tay Stop I0.1 Dừng hệ thống bằng tay W_Start M0.0 Khởi động hệ thống bằng Wincc W_Stop M0.1 Dừng hệ thống bằng Wincc Xanh1 Q0.0 Đèn xanh đường 1 Xanh2 Q0.1 Đèn xanh đường 2 Vang1 Q0.2 Đèn vàng đường 1 Vang2 Q0.3 Đèn vàng đường 2 Do1 Q0.4 Đèn đỏ đường Do2 Q0.5 Đèn đỏ đường 2 DBXanh1 Q0.6 Đèn xanh người đi bộ đường 1 DBXanh2 Q0.7 Đèn xanh người đi bộ đường 2 DBdo1 Q1.0 Đèn đỏ cho người đi bộ đường 1 DBdo2 Q1.1 Đèn đỏ cho người đi bộ đường 2 Sau khi đã tạo đầy đủ các Tag ta sẽ Save lại một lần nữa. Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 13 SVTH: TRẦN DUY HƯNG 2.3. Lập trình trên WinCC 2.3.1. Thiết kế giao diện Click đúp vào biểu tượng SIMATIC WinCC trên màn hình Desktop hoặc vào Start=>All Program file =>Siemens Automation =>SIMATIC =>WinCC =>WinCC V7.0. Để tạo một Project mới ta làm như sau: Từ giao diện chương trình click chuột vào File chọn New. Hộp thoại WinCC Explorer xuất hiện, chọn mục Single-User-Project và nhấn OK để tạo Project mới. Hộp thoại Create a New Project xuất hiện, tại mục Project Name đặt tên dự án là Hethongdengiaothong. Trong khung Project Path chọn thư mục lưu Project vừa tạo. Sau đó click vào Create Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 14 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Để chọn Driver, nhấp chuột phải vào mục Tag Management, chọn Add New Driver từ menu đổ xuống: Hộp thoại Add New Driver xuất hiện, chọn mạng để kết nối, với S7-200 chọn OPC.chn =>Open Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 15 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Sau khi Add New Driver xong, click chuột phải vào OPC Groups chọn System Parameter: Sau khi cửa sổ OPC Item Managerhiện ra, chờ vài giây ta có hình như sau: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 16 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Chọn Browse Server, cửa sổ Filter Criteria chọn Read access, Write access, sau đó nhấn Next Sau đó cửa sổ S7200.OPCServer hiện ra, chọn tất cả các Items sau đó click Add Items: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 17 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Sau khi Add Items trong của sổ New Conection hiện ra chọn OK: Cửa sổ Add Tag hiện ra chọn Finish: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 18 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Sau đó đóng cửa sổ S7200.OPCServer và cửa sổ OPC Item Manager. Lúc này giao diện WinCC như sau: Tiếp theo ta click chuột phải vào Graphic Designer chọn New Picture: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 19 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Ở khung bên phải bấm chuột phải vào NewPdl0.pdl chọn Rename: Sau khi đặt tên là Hethongdengiaothong ta có kết quả như sau: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 20 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Click đúp vào Hethongdengiaothong.pdl ta có giao diện chương trình như sau: Để mở thư viện ta vào View =>Library Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 21 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Để có các biểu tượng, hay các block... ta có thể lấy từGlobal Libraryhoặc sử dụng các công cụ trong hộp công cụObject Plette để vẽ theo ý muốn Dùng công cụ Polygon vẽ góc đường thứ nhất: Sau đó click chuột Selection để chuyển con trỏ thành hình mũi tên. Từ giao diện màn hình click chuột phải chọn Properties để đổi màu: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 22 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Cửa sổ Object properties hiện click Effect. Cột Global color scheme chọn No. Click Color chọn màu nền trong mục Background Color. Sau đó tắt cửa sổ Object properties ta có hình như sau: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 23 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Làm tương tự cho các góc còn lại: Để vẽ các góc lượn ta dùng công cụ Pie Segment hoặc Cicular Arc: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 24 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Để vẽ vạch dành cho người đi bộ ta dùng công cụ Polygen và Line. Ta có hình như sau: Tiếp tục sử dụng công cụ trong Object Palette kết hợp với lấy từ Library ta có góc đường thứ nhất như sau: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 25 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Làm tương tự ta có góc thứ 2: Góc thứ 3: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 26 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Ta có 4 góc như sau:  Chọn nút nhấnStart: =>Operation =>Screen Navigation =>Next Screen Để thay đổi thuộc tính cho nút nhấn ta click chuột phải vào nút nhấn chọn Properties. Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 27 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Ở cửa sổ Object Properties ta thay đổi các thuộc tính cho nút nhấn. - Click Efect =>Display option => chọn Text Only - Click Font => ở cột bên phải gõ tên, chọn font chữ, cỡ chữ  Sau đó thực hiện tương tự cho nút nhấn Stop.  Để đặt tên cho đường ta vào Objects =>Standard Object =>Static Text Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 28 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Để thay đổi thuộc tính ta click chuột phải chọn Properties, trong hộp thoại Object Properties ta thay đổi thuộc tính của tên đường đã đặt như font chữ, màu chữ, cỡ chữ, góc nghiêng của chữ. Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 29 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Cuối cùng ta được giao diện như sau hoàn chỉnh: 2.3.2. Gán Tag  Gán Tag W_Startcho nút Start Click chuột phải vào nút Start chọn Properties, Cửa số Object Properties hiện ra chọn thẻ Even =>mouse =>Press left. Ở cột Action click chuột phải chọn C-Action Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 30 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Cửa sổ Edit C-Action hiện ra click chuột trái vào dấu “+” dòng Internal Funtions =>Tag =>Set => click đúp vào SetTagBit. Hộp thoại Assigning Parameters hiện ra như sau: Click vào dấu … chọn Tag Action: Hộp thoại Tags hiện ra chọn W_Start =>OK Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 31 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Ở mục Value chọn số “1” rồi click OK: Kết quả như sau: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 32 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Sau đó nhấn Create Action để Combile và kiểm tra lỗi, sau đó Click OK để hoàn thành.Lúc đó ở cửa sổ Object Properties xuất hiện mũi tên màu xanh và chữ C ở cột Action là đã hoàn thành quá trình gán Tag W_Startcho Press Left của nút Start. Để nútStart khi click 1 lần sẽ trở lại trạng thái chưa click (tự hồigiống như nút nhấn) ta gán thêm giá trị “0” vào Release Left . Từ cột Action bên hàng Release Leftclick chuột phải = C-Action Ta cũng làm tương tự như việc gán Tag W_Start cho Press Left ở trên cho Release Left. Chỉ khác ở chỗ ta đặt giá trị “0” ở cột Value như hình vẽ sau: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 33 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Sau đó ta click Create Action để Compile =>OK. Khi ta thấy mũi tên ở hàng Press left và Release left sáng như hình dưới là gán Tag thành công cho nút Start Đóng cửa sổ Object Properties  Làm tương tự ta gán TagW_Stopcho nút Stopvới giá trị “1” vào Press Leftnhư sau: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 34 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Gán Tag W_Stop với giá trị “0” cho Release Left như sau: Sau khi gán xong thấy mũi tên ở dòng Press Left và Release Left sáng là đã hoàn thành việc Gán Tag W_Stop cho nút Stop Đóng của sổ Object Properties  Gán Tag Xanh1 cho đèn xanh ở đường 1 Click chuột phải vào đèn => Chọn Properties. Ở thẻ Properties =>Miscellaneous. Ở cột bên phải chọn Display. Ở cột Dynamic click chuột phải chọn Tag: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 35 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Trong cửa sổ Tags ta chọn Xanh1 rồi click OK Ở cột Update Cyclechọn Upon Change =>OK.Sau đó tắt cửa sổ Object Properties Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 36 SVTH: TRẦN DUY HƯNG Ta thấy bóng đèn báo màu xanh là đã gán xong Tag  Ta cũng làm tương tự để gắn Tag cho đèn Xanh2, Vang1, Vang2, Đỏ1, Đỏ2, DBXanh1, DBXanh2, DBDo1, DBD2 ở cả trên cột đèn và cả trên bảng điều khiển. Lưu ý:Vì đặt thuộc tính là Display nên khi chạy sẽ nhìn không đẹp mắt vì có thể đèn sẽ có lúc ẩn và lúc hiện. Do đó ta coppy đèn thành 2 và đặt chồng khớp lên nhau. Sau đó ta gán Tag vào Display của đèn nằm trên. 2.4. Chạy chương trình Sau khi đã nạp chương trình vào cho PLC ta sẽ chạy chương trình:  Khi chưa nhấn Start: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 37 SVTH: TRẦN DUY HƯNG  Khi nhấn nút Start  Đường 1:  Đèn xanh sáng cho xe đi  Đèn đi bộ đỏ sáng không cho người đi bộ qua đường.  Đường 2:  Đèn đỏ sáng không cho xe đi  Đèn đi bộ xanh sáng cho người đi bộ qua đường Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 38 SVTH: TRẦN DUY HƯNG  Sau đi đèn xanh bên đường 1 sáng được 30s thì đèn vàng 1 sáng  Đường 1:  Đèn vàng sáng cảnh báo xe chuẩn bị dừng  Đèn đi bộ đỏ  Đường 2:  Đèn đỏ chưa cho xe chạy.  Đèn cho người đi bộ nhấp nháy cảnh báo.  Sau khi đèn vàng 1 sáng 5s thì đèn xanh 2 sáng:  Đường 1:  Đèn đỏ sáng không cho xe chạy  Đèn xanh đi bộ sáng báo cho qua đường  Đường 2:  Đèn xanh sáng cho xe chạy  Đèn đi bộ đỏ báo không cho qua đường  Sau khi đèn xanh 2 sáng được 35 giây thì sẽ chuyển sang đèn vàng 2  Đường 1: Thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh BÀI TẬP LỚN SDACA 39 SVTH: TRẦN DUY HƯNG  Đèn đỏ báo dừng xe  Đèn xanh đi bộ nhấp nháy.  Đường 2:  Đèn vàng sáng cảnh báo dừng xe  Đèn đỏ đi bộ sáng không cho qua đường.  Sau khi đèn vàng 2 sáng 5s thì lặp lại quá trình như khi ta nhấn Start.  Nếu thời thời gian trong khoảng từ sau 23h đêm đến 5h sáng hôm sau thì 2 đèn vàng ở cả 2 đường đều nhấp nháy.