TỔNG QUAN CHUNG
Lý do chọn đề tài
Nhóm em muốn thiết kế một hệ thống tổng hợp kiến thức về thiết kế, lập trình và đấu dây trong chuyên ngành Điện - điện tử, ứng dụng thực tế từ các môn học đã học tại trường, dưới sự hướng dẫn của giáo viên.
Mô hình điều khiển đèn và giám sát giao thông tại ngã tư đã được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải, bao gồm cả đường bộ và đường sắt Tuy nhiên, vẫn còn một số khía cạnh chưa hoàn thiện về thời gian điều khiển, dẫn đến tình trạng ùn tắc và kẹt xe liên tục, đặc biệt vào giờ cao điểm.
Với mong muốn giảm thiểu tình trạng trên nên nhóm đã đi đến quyết định chọn đề tài: “ Mô hình điều khiển đèn giao thông ngã tư ”.
Mục tiêu của đề tài
Thiết kế, xây dựng mô hình điều khiển đèn giao thông;
Lập trình PLC điều khiển đèn giao thông ở nhiều chế độ:
Chế độ bình thường: hệ thống đèn giao thông hoạt động với thời gian đƣợc cài đặt trước.
Chế độ cảnh báo là khi hệ thống đèn hoạt động, trong đó tất cả đèn xanh và đỏ ở hai tuyến sẽ ngừng hoạt động, trong khi đèn vàng ở cả hai tuyến sẽ nháy với tần số 1.
Chế độ ƣu tiên dọc: hệ thống đèn giao thông hoạt động cho phép ƣu tiên tuyến đường số 1.
Chế độ ƣu tiên ngang: hệ thống đèn giao thông hoạt đồng cho phép ƣu tiên tuyến đường số 2.
Hệ thống đèn giao thông hoạt động tự động với chế độ kết hợp theo thời gian thực Vào ban ngày từ 6h00 đến 22h59, đèn hoạt động ở chế độ bình thường, trong khi vào ban đêm từ 23h00 đến 5h59, đèn chuyển sang chế độ cảnh báo.
Lập trình màn hình cho phép điều chỉnh thời gian đèn theo mong muốn. Điều khiển đèn giao thông ở các tuyến đường bộ.
Thiết kế tủ điều khiển hệ thống;
Xây dựng màn hình điều khiển, giám sát hệ thống đèn giao thông trên Wincc;
Phương pháp thực hiện đề tài
Các bước thực hiện đề tài:
Lập trình, mô phỏng hệ thống
Thiết kế sơ đồ phần cứng
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Một só thiết bị khác
Bảng 2.2 Một số thiết bị khác
STT Tên thiết bị Hình ảnh
TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN
Yêu cầu công nghệ
Hệ thống đèn giao thông ngã tƣ làm việc với các chế độ
Chế độ 1: Chế độ hoạt động mặc định:
- Ban ngày: Đèn giao thông hoạt động theo bảng sau:
- Ban đêm: Đèn giao thông hoạt động ở chế độ cảnh báo, đèn xanh và đỏ ở các tuyến tắt, đèn vàng ở tuyến 1 và tuyến 2 nháy với tần số 1Hz.
Chế độ 2: Hệ thống đèn hoạt động kết hợp thời gian thực
- Từ 6 h 00’ – 22 h 59’: Hệ thống làm việc với thời gian đƣợc đặt trong bảng trên.
- Từ 23 h 00’ – 5 h 59’: Đèn giao thông hoạt động ở chế độ cảnh báo, đèn xanh và đỏ ở các tuyến tắt, đèn vàng ở tuyến 1 và tuyến 2 nháy với tần số 1Hz.
Chế độ 3: Ƣu tiên dọc (ƣu tiên tuyến 1) Đèn xanh 1 và đỏ 2 hoạt động, tất cả các đèn còn lại tắt.
Chế độ 4: Ƣu tiên ngang (ƣu tiên tuyến 2) Đèn xanh 2 và đỏ 1 hoạt động, tất cả các đèn còn lại tắt.
Nhấn nút Estop để dừng toàn bộ hệ thống
Sơ đồ khối mô hình
Xanh 1 Vàng 1 Đỏ 1 Xanh 2 Vàng 2 Đỏ 2
Màn hình điều khiển, giám sát: Hệ thống đƣợc lập trình hiện thị trên màn hình
Wincc, chúng ta có thể giám sát, cài đặt và điều khiển hệ thống trực tiếp trên Wincc.
Hệ thống điều khiển: hệ thống những nút nhấn và switch để ta chọn các chế độ điều khiển.
Bộ điều khiển PLC có vai trò quan trọng trong việc nhận tín hiệu điều khiển và sử dụng thuật toán đã được lập trình bởi người dùng để phát tín hiệu cho hệ thống đèn.
Hệ thống đèn giao thông: Là đối tƣợng đƣợc điều khiển, để hiểu thị tín hiệu đèn giao thông.
Lưu đồ thuật giải
Hình 3.2 Lưu đồ thuật giải
Bảng gán địa chỉ
Bảng 3.1 Bảng gán địa chỉ
Ký hiệu Địa chỉ Chú thích
CĐ1 I0.0 Nút nhấn chọn chế độ 1, NO.
CĐ2 I0.1 Nút nhấn chọn chế độ 2, NO,
CĐ3 I0.2 Nút nhấn chọn chế độ 3, NO.
CĐ4 I0.3 Nút nhấn chọn chế độ 4, NO.
ESTOP I0.4 Nút nhấn dừng hệ thống, NO.
SW I0.5 Công tắc chọn chế độ bình thường hoặc chế độ cảnh báo, NO.
Bài viết này mô tả các cuộn dây rơ le trung gian điều khiển đèn tín hiệu cho hai tuyến đường Cụ thể, Rtr1 (Q0.0) điều khiển đèn xanh tuyến 1, Rtr2 (Q0.1) điều khiển đèn vàng tuyến 1, và Rtr3 (Q0.2) điều khiển đèn đỏ tuyến 1 Tương tự, Rtr4 (Q0.3) điều khiển đèn xanh tuyến 2, Rtr5 (Q0.4) điều khiển đèn vàng tuyến 2, và Rtr6 (Q0.5) điều khiển đèn đỏ tuyến 2 Ngoài ra, Rtr7 (Q0.6) và Rtr8 (Q0.7) điều khiển đèn đỏ cho các tuyến bộ 1 và 2.
Sơ đồ nối dây
Hình 3.3 Sơ đồ nối dây
Mô hình đồ án
Hình 3.4 Mô hình đồ án điều khiển đèn giao thông ngã tư.
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Mô hình thực nghiệm
Hình 4.1 Mô hình thực tế
Hình 4.2 Mô hình trên Wincc
Kết quả vận hành chế độ 1
Khi nhấn nút Chế độ 1 và công tắc ở chế độ Off, hệ thống sẽ hoạt động bình thường với thời gian mặc định Cụ thể, Đầu tiên, đèn Xanh 1 và Đỏ 2 sẽ hoạt động, đồng thời đèn đi bộ Đỏ 1 và Xanh 2 cũng sẽ sáng.
Sau 10s: Xanh 1 tắt, Vàng 1 và Đỏ 2 hoạt động Tuyến đi
Sau 5s: Vàng 1, Đỏ 2 tắt, Đỏ 1, Xanh 2 hoạt động Tuyến đi bộ Đỏ 1, Xanh 2 tắt và Xanh 1, Đỏ 2 hoạt động.
Sau 10s: Xanh 2 tắt, Đỏ 1 và Vàng 2 hoạt động Tuyến đi bộ Xanh 1, Đỏ 2 vẫn sáng
Sau 5s: Hệ thống quay lại quá trình, Đỏ 1 và Vàng 2 tắt, Xanh 1 và Đỏ 2 hoạt động, Ở tuyến đường đi bộ : Xanh 1, Đỏ 2 tắt, Đỏ 2 và Xanh 1 hoạt động.
Khi kích hoạt chế độ Switch On, hệ thống chuyển sang trạng thái cảnh báo, với đèn Đỏ 1, Đỏ 2, Xanh 1 và Xanh 2 đều tắt, trong khi đèn Vàng ở hai tuyến hoạt động nhấp nháy với tần số 1 Hz.
Kết quả vận hành chế độ 2
Nhấn nút Chế độ 2, Hệ thống hoạt động kết hợp thời gian thực:
- Từ 6h00’ – 22h59’: Hệ thống làm việc ở chế độ bình theo thời gian đƣợc đặt trước nhƣ ở chế độ 1 khi Switch trạng thái off.
- Từ 23h00’ – 5h59’: Đèn giao thông hoạt động ở chế độ cảnh báo, đèn xanh và đỏ ở các tuyến tắt, đèn vàng ở tuyến 1 và tuyến 2 nháy với tần số 1Hz.
Kết quả vận hành chế độ 3
Nhấn nút Chế độ 3, hệ thống hoạt động ở chế độ ƣu tiên dọc, đèn Xanh 1 và Đỏ 2 hoạt động các đèn còn lại tắt.
Kết quả vận hành chế độ 4
Nhấn nút Chế độ 4, hệ thống hoạt động ở chế độ ƣu tiên ngang, đèn Đỏ 1 vàXanh 2 hoạt động, các đèn còn lại tắt.
Cài đặt vận hành
4.6.1 Cài đặt phân quyền Để sử dụng màn hình giám sát Wincc, người dùng sẽ phải đăng nhập ở trang Home Chế độ phân quyền được cài đặt trong bảng bên dưới.
Bảng 4.1 Bảng chế độ phân quyền
Admin 111111 Giám sát, điều khiển và điều chỉnh thời gianControl 222222 Giám sát, điều khiển
Hình 4.3 Đăng nhập hệ thống
Chức năng cài đặt chỉ đƣợc thực hiện bởi phân quyền Admin, chúng ta có thể cài đặt được thời gian sáng đèn ở các tuyến đường.
Hình 4.4 Cài đặt thời gian