Giải pháp điều khiển hệ thống đèn tín hiệu giao thông thông minh sử dụng PLC S7-1200

46 Phạm Duy Dưởng, Trần Hoàng Vũ, Phan Cao Thọ 
GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÈN TÍN HIỆU GIAO THÔNG 
THÔNG MINH SỬ DỤNG PLC S7-1200 
AN INTELLIGENT CONTROL SOLUTION FOR TRAFFIC LIGHTS SYSTEM 
USING PLC S7-1200 
Phạm Duy Dưởng, Trần Hoàng Vũ, Phan Cao Thọ 
Trường Cao đẳng Công nghệ - Đại học Đà Nẵng; 
duyduongd2@gmail.com, thvu@dct.udn.vn, pctho@dut.udn.vn 
Tóm tắt - Điều khiển thông minh hệ thống đèn tín hiệu giao thông 
ngày càng được quan tâm nhằm nâng cao khả năng thông hành và 
đảm bảo an toàn giao thông. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất giải 
pháp điều khiển hệ thống đèn tín hiệu giao thông thông minh, trong đó 
có giải pháp phần cứng và giải pháp phần mềm. Về phần cứng, chúng 
tôi đề xuất sử dụng PLC S7-1200 vào điều khiển hệ thống đèn. PLC 
này có tích hợp cổng profinet và mô-đun webserver nhằm hỗ trợ khả 
năng kết nối internet của hệ thống với máy chủ tại trung tâm vận hành. 
Về giải pháp phần mềm, chúng tôi đề xuất sử dụng thuật toán tối ưu 
chu kỳ và phân pha tín hiệu dựa trên các bài toán tối ưu hoá điều khiển 
giao thông tại nút. Giao diện điều khiển, giám sát được xây dựng trên 
phần mềm Matlab. Chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm điều khiển, giám 
sát thành công 04 mô hình đèn tín hiệu giao thông thông qua Internet. 
Abstract - Nowadays, intelligent control system for traffic lights is 
widely used to increase the effect of the traffic lights system. In this 
paper, we propose a solution for intelligent traffic light control 
consisting of a solution for hardware and one for software. For the 
hardware solution, a PLC S7-1200 is used to control the traffic 
lights system. The PLC embeds a profinet port and a web server 
module which supports the Internet connection between the traffic 
lights system and a host computer at the operation center. For the 
software solution, we use a cycle optimum compution algorithm 
based on Westers’ theory. The monitor and control interface are 
built in Matlab program. We have successfully implemented 
monitoring and control of our traffic light system prototypes through 
Internet. 
Từ khóa - giao thông thông minh; chu kỳ tối ưu; S7-1200; TCP/IP; 
Modbus RTU. 
Key words - intelligent traffic lights; optimum cycle; S7-1200; 
TCP/IP; Modbus RTU. 
1. Đặt vấn đề 
Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, nhu 
cầu vận chuyển của hàng hoá và hành khách ngày một gia 
tăng, trong khi hệ thống hạ tầng chưa đáp ứng kịp dẫn đến 
thường xuyên xảy ra ùn tắc, đặc biệt tại các nơi giao nhau. 
Dùng đèn tín hiệu để điều khiển giao thông tại nút trong 
điều kiện dòng xe hỗn hợp nhiều thành phần trong các đô 
thị Việt Nam là giải pháp công nghệ phổ biến, hiệu quả và 
phù hợp với thực tế. Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống đèn 
tín hiệu giao thông hiện nay ở các đô thị Việt Nam còn 
nhiều khiếm khuyết, bất cập và đa số sử dụng chu kỳ cứng, 
độc lập, nhất là khi lưu lượng trên các nhánh dẫn là khác 
nhau và thay đổi theo thời gian. Việc sử dụng cố định chu 
kỳ đèn trong điều khiển đôi khi làm mất tác dụng của hệ 
thống, gây ra hiện tượng ùn tắc và tai nạn giao thông như 
đã thấy khá phổ biến ở đô thị nước ta. 
Ở Việt Nam hiện nay cũng đã áp dụng một số hệ thống 
đèn giao thông thông minh thương mại. Tuy nhiên, các hệ 
thống này đều được nhập khẩu với giá thành rất cao và 
thường phát sinh các vấn đề trục trặc sau thời gian sử dụng, 
do không làm chủ được công nghệ. Việc ứng dụng và phát 
triển công nghệ thông minh cho bài toán giao thông điều 
khiển bằng tín hiệu đèn tại nút trong điều kiện giao thông 
đô thị Việt Nam là vô cùng cần thiết [1-2]. 
Trong [1-2], tác giả đề xuất sử dụng camera để ước lượng 
lưu lượng trên các tuyến, từ đó đề xuất sử dụng thuật toán 
mờ để tính tỉ số thời gian bóng đèn xanh giữa các tuyến. Tuy 
nhiên, tác giả chỉ tập trung vào giải pháp phần mềm mà 
không đề cập đến giải pháp phần cứng. Ngoài ra, về giải 
pháp phần mềm, tác giả chỉ tiến hành phân pha cho các tín 
hiệu đèn theo tỉ lệ lưu lượng trên các nhánh dẫn mà không 
tối ưu chu kỳ đèn theo lưu lượng của từng nhánh dẫn theo 
thời gian dòng tới. Trong [3], các tác giả đề xuất cải tiến phần 
cứng để giám sát hệ thống giao thông ở Việt Nam. Trong đó, 
các tác giả đã tích hợp vào tủ điều khiển giao thông có sẵn 
các cảm biến đo dòng để xác định và gửi trạng thái của các 
bóng đèn về trung tâm điều khiển thông qua GSM. Tuy 
nhiên, các tác giả chỉ dừng lại ở việc cải tiến tủ điều khiển 
nhằm giám sát tình trạng các bóng đèn mà không hướng đến 
điều khiển thông minh hệ thống đèn tín hiệu giao thông. 
Chúng tôi đề xuất một hệ thống đèn tín hiệu giao thông 
thông minh nhằm điều tiết giao thông hiệu quả. Trong đó có 
đề xuất về phần cứng và thuật toán điều khiển. Về mặt phần 
cứng, PLC S7-1200 [4] được sử dụng để điều khiển đèn giao 
thông. Trên PLC này, một mô-đun web server [5] được sử 
dụng để giám sát, vận hành và điều khiển hệ thống đèn tín 
hiệu giao thông thông qua Internet. Hơn nữa, PLC S7-1200 
còn hỗ trợ ... Từ LIGHT TIME và LIGHT CYCLE ta tính được các thời 
gian sáng của các bóng đèn khác (đèn đỏ cùng tuyến và đèn 
xanh, đỏ, vàng của tuyến còn lại). 
• LIGHT CYCLE: là chu kỳ sáng hiện tại của hệ thống 
với kích thước là 1 byte. 
• LIGHT STATUS: là trạng thái (sáng/tắt) của các 
bóng đèn với kích thước là 8 bit (mỗi bit quy định trạng 
thái cho một bóng đèn). 
• LIGHT CLOCK: là thời gian đếm ngược cho các 
bóng đèn ở 2 tuyến. LIGHT CLOCK có kích thước 2 byte 
(mỗi byte thể hiện thời gian đếm lùi cho bóng đèn đang 
sáng cho mỗi tuyến). 
Các IP của mỗi nút giao thông là IP động, nên máy chủ 
không chủ động thiết lập kết nối với từng nút giao thông. 
Máy chủ luôn ở trong trạng thái lắng nghe, khi có một nút 
giao thông nào gửi dữ liệu về thì máy chủ sẽ thiết lập kết 
nối với IP động hiện tại của nút giao thông đó bằng cách 
mở port riêng để thiết lập giao tiếp. Như vậy, một máy chủ 
có thể thiết lập giao tiếp với nhiều nút giao thông khác 
nhau. Như thể hiện ở Bảng 1, đầu khung dữ liệu của nút 
giao thông gửi về là ID đại diện cho mỗi nút giao thông. 
Dựa vào thông tin này, máy chủ sẽ phân biệt được các nút 
giao thông khác nhau. Để lập trình cho máy chủ làm được 
điều này, chúng tôi sử dụng phần mềm Matlab. Những 
thông tin nhận được từ PLC ở Bảng 1 được sử dụng để 
giám sát hệ thống đèn giao thông từ trung tâm. 
Khung dữ liệu từ máy chủ truyền đến PLC được thể 
hiện trong Bảng 2. Chú ý rằng, khung dữ liệu này không 
có PLC ID như Bảng 1 vì dữ liệu này được gửi theo IP của 
PLC qua giao thức TCP/IP. Trong đó: 
Bảng 2. Khung dữ liệu từ máy chủ truyền đến nút giao thông 
LIGHT TIME LIGHT CYCLE CONTROL 
2 BYTE 1 BYTE 1 BYTE 
• LIGHT CYCLE và LIGHT TIME là các thông số như 
ở Bảng 1, tuy nhiên, đây là các thông số cho chu kỳ tiếp 
theo sau khi áp dụng thuật toán tối ưu chu kỳ sáng và phân 
pha (Mục 4). 
• CONTROL: là các lệnh điều khiển từ máy chủ gửi 
đến nút giao thông. Đó là các lệnh chạy/dừng, cập nhật 
thông số và các chế độ hoạt động. 
3.2. Giao thức Modbus RTU cho hệ thống 
Do khoảng cách từ tủ điều khiển giao thông đến các bóng 
48 Phạm Duy Dưởng, Trần Hoàng Vũ, Phan Cao Thọ 
đèn không quá lớn, chúng tôi chọn chuẩn truyền thông là RS-
485 (khoảng cách truyền lên đến 1.200 m) với giao thức 
Mobus RTU. Trong đó, PLC S7-1200 với mô-đun mở rộng 
CM 1241 được sử dụng với chức năng là thiết bị master. Các 
mô-đun đếm ngược trong trường hợp này đóng vai trò là các 
thiết bị slaver. Trong mỗi mô-đun đếm ngược, chúng tôi sử 
dụng một vi điều khiển 8051 để hiển thị và giao tiếp với PLC. 
Trong mục đích này, chúng tôi sử dụng 02 hàm trong giao 
thức Modbus, đó là hàm đọc các byte dữ liệu (mã lệnh 03 xem 
Bảng 4) và ghi các byte dữ liệu (mã lệnh 06 xem Bảng 3). 
Bảng 3. Khung dữ liệu ghi từ master xuống slaver 
Thông số Kích thước 
Địa chỉ slaver 1 byte 
Mã lệnh (06) 1 byte 
Địa chỉ của thanh ghi muốn ghi dữ liệu 2 byte 
Giá trị ghi xuống thanh ghi 2 byte 
Mã kiểm tra lỗi CRC 2 byte 
Bảng 4. Khung dữ liệu yêu cầu dữ liệu (từ master) 
 và trả lời (từ slaver) 
Master yêu cầu Slaver trả lời 
Thông số 
Kích 
thước 
Thông số 
Kích 
thước 
Địa chỉ slaver 1 byte Địa chỉ slaver 1 byte 
Mã lệnh (03) 1 byte Mã lệnh (03) 1 byte 
Địa chỉ của thanh ghi 
muốn đọc dữ liệu 
2 byte 
Số lượng byte dữ 
liệu theo sau (2xN) 
1 byte 
Tổng số thanh ghi 
muốn đọc dữ liệu 
2 byte 
Các byte nội dung của 
các thanh ghi yêu cầu 
2xN 
byte 
Mã kiểm tra lỗi CRC 2 byte Mã kiểm tra lỗi CRC 2 byte 
Chức năng giám sát và điều khiển hệ thống đèn giao 
thông qua mô-đun web server chỉ được thực hiện khi người 
dùng biết địa chỉ IP của nút giao thông. Tuy nhiên, phương 
án này không khả thi do có quá nhiều nút giao thông, không 
thể cấp IP tĩnh cho toàn bộ các nút giao thông được. Do đó, 
việc đề xuất giám sát và điều khiển thông qua mô-đun web 
server chỉ là chức năng phụ. 
4. Tối ưu chu kỳ đèn và phân pha tín hiệu 
Việc cố định thời gian sáng các bóng đèn của hệ thống 
giao thông cổ điển làm xuất hiện một số vấn đề chưa hợp lý 
như chu kỳ đèn chưa tối ưu, thời gian các tín hiệu nói chung 
chưa tương ứng với lưu lượng dòng xe trên nhánh dẫn và 
kích thước hình học của nút. Chính điều này làm cho hiệu 
quả điều khiển đặt đèn không cao, đôi khi còn có tác dụng 
ngược gây ùn tắc giao thông tại nút ở giờ cao điểm, hoặc gây 
khó chịu cho người sử dụng ở giờ bình thường. Do đó, việc 
tính toán xác định được chu kỳ tối ưu và phân pha hợp lý sẽ 
là cơ sở phối hợp điều chỉnh phân pha của một nhóm nút. 
4.1. Một số khái niệm [9-10] 
• Chiều dài chu kỳ đèn: là tổng thời gian của tất cả các 
tín hiệu để hoàn tất một chu kỳ đèn (𝑇𝑐𝑘). 
• Pha: là một phần của chu kỳ đèn cho phép dòng xe thực 
hiện thao tác trong một thời gian hoặc lặp lại nhiều lần. 
• Thời gian xanh sử dụng: là tổng của thời gian xanh 
được ấn định trong thiết kế và thời gian vàng (𝑡𝑥𝑠𝑑). 
• Thời gian xanh tổn thất: là tổng thời gian bị mất mát 
ở đầu và cuối pha xanh trong chu kỳ (𝑡𝐿). 
𝑡𝐿 = 𝑡𝐿1 + 𝑡𝐿2 (1) 
• Thời gian xanh có hiệu lực: là thời gian xanh sử dụng 
trừ bớt đi khoảng thời gian bị mất mát (𝑡𝑥𝑐ℎ). 
𝑡𝑥𝑐ℎ = 𝑡𝑥 + 𝑡𝑣 + 𝑡𝐿
𝑡𝑥𝑐ℎ = 𝑡𝑥𝑠𝑑 − 𝑡𝐿
 (2) 
• Thời gian vàng: là thời gian chuyển từ tín hiệu xanh 
sang tín hiệu đỏ hay còn gọi là thời gian dọn sạch nút (𝑡𝑣). 
• Thời gian đỏ có hiệu lực: là thời gian còn lại của chu 
kỳ sau khi đã thực hiện thời gian xanh có hiệu lực (𝑡𝑑𝑐ℎ). 
𝑡𝑑𝑐ℎ = 𝑇𝐶𝐾 − 𝑡𝑥𝑐ℎ (3) 
Trong đó, 𝑡𝑥, 𝑡𝑣 và 𝑡𝑑 lần lượt là thời gian sáng của các 
bóng đèn xanh, vàng và đỏ trên từng pha. 
4.2. Thiết lập mô hình toán 
Số lượng 
xe (xe)
Thời gian 
(s)
CK xchT T 
CKT
0t
xchT
Lượng xe 
đến nút
Thời gian 
chậm xe
Lượng xe 
thoát khỏi 
nút
Hình 2. Mô hình toán tại một nút giao thông điều khiển 
độc lập [11] 
Việc xác định chu kỳ tối ưu cho dòng thuần xe cơ giới 
tại một nút giao thông thường xuất phát từ cơ sở nghiên cứu 
các dòng xe “đến” và dòng xe “đi” tại nút đó. Tất cả các tính 
toán đều hướng đến việc tối thiểu hóa thời gian chậm xe ở 
vạch STOP của các xe trong hàng chờ. Mô hình mô phỏng 
dòng xe “đến” và “đi” được mô phỏng như trong Hình 2. 
4.3. Tính toán chu kỳ tối ưu 
Như đã biết, tỉ số giữa cường độ xe chạy (𝑁) và khả 
năng thông hành (𝑃) thường được gọi là “hệ số làm việc” 
[8-9] và được xác định theo công thức: 
𝑍 =
𝑁
𝑃
 (4) 
Khi áp dụng hệ số này cho một nút giao thông, chúng ta có 
thể đánh giá thông qua dòng bão hòa trên đường dẫn như sau: 
𝑍𝑖 =
𝑁𝑖
𝑃𝑖
=
𝑁𝑖
𝑆𝑖
𝑡𝑥𝑐ℎ𝑖
𝑇𝐶𝐾𝑖
=
𝑁𝑖
𝑆𝑖
𝑇𝐶𝐾 𝑖
𝑡𝑥𝑐ℎ𝑖
(5) 
Trong đó: 
𝑍𝑖 là hệ số làm việc hay mức độ bão hòa của đường 
dẫn (nhóm làn) thứ 𝑖 (𝑍𝑖 ≤ 1). 
 𝑆𝑖 là dòng bão hòa trên đường dẫn thứ 𝑖. 
 𝑡𝑥𝑐ℎ𝑖 là thời gian xanh có hiệu trên đường dẫn thứ 𝑖. 
𝑇𝐶𝐾𝑖 là thời gian chu kỳ đèn cho hướng đường dẫn 𝑖. 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(120).2017, QUYỂN 2 49 
Đối với một nút giao thông bao giờ cũng tồn tại ít nhất 
một nhánh dẫn (hay một nhóm làn) đạt giá trị 𝑍 cao nhất. 
Do đó, mức độ bão hòa của cả nút chỉ được xem xét cho 
những nhánh dẫn có tỉ số 𝑁𝑖 𝑆𝑖⁄ cao nhất đối với pha tín 
hiệu đã cho, nhánh dẫn này được gọi là nhánh tới hạn. 
Mức độ bão hòa của nút được xác định bằng tổng mức 
bão hòa của các đường dẫn tới hạn: 
𝑍 = ∑ (
𝑁𝑖
𝑆𝑖
)
𝑐
𝑛
𝑖=1
𝑇𝐶𝐾
𝑡𝑥𝑐ℎ
= ∑ (
𝑁𝑖
𝑆𝑖
)
𝑐
𝑛
𝑖=1
𝑇𝐶𝐾
𝑇𝐶𝐾 − 𝑡𝐿
 (6) 
Trong đó: 
(𝑁𝑖 𝑆𝑖⁄ )𝑐 là hệ số tới hạn của các nhánh dẫn tới hạn. 
 𝑛 là số nhánh dẫn tới hạn. 
Thời gian chu kỳ đèn tương ứng với giá trị mong muốn 
của hệ số 𝑍 đối với nút độc lập: 
𝑇𝐶𝐾 =
𝑡𝐿 𝑍
𝑍 − ∑ (
𝑁𝑖
𝑆𝑖
)
𝑐
𝑛
𝑖=1
(7) 
Chu kỳ tối ưu được xác định trên cơ sở tối thiểu hóa 
thời gian chậm xe, tức là lấy vi phân của 𝑇𝐶𝐾 theo 𝑍 và giải 
phương trình: 
𝑑𝑇𝐶𝐾
𝑑𝑍
= 0 (8) 
Như vậy, chu kỳ tối ưu được xác định theo công thức [9-10]: 
𝑇𝐶𝐾0 =
1,5𝑡𝐿 + 5
1 − ∑ (
𝑁𝑖
𝑆𝑖
)
𝑐
𝑛
𝑖=1
(9) 
Trong đó, 𝑡𝐿 được tính dựa vào yếu tố hình học của nút, 
tốc độ dòng vào và dòng ra của nút. 
4.4. Phân pha cho nút giao thông 
Thời gian xanh trong chu kỳ phải xét được yếu tố tổn thất 
thời gian và mức độ bão hòa trên đường dẫn. Một sơ đồ biểu 
diễn các pha trong một chu kỳ được thể hiện như Hình 3. 
Pha 1
Pha 2
1x
t
1v
t
1d
t
2d
t
2x
t
2v
t
1xch
t
2xch
t
1L
t
2L
t
CKT
Hình 3. Các pha trong một chu kỳ [10] 
Từ sơ đồ Hình 3 chúng ta có: 
𝑡𝑥𝑐ℎ = 𝑇𝐶𝐾 − 𝑡𝐿 (10) 
Thời gian xanh có hiệu của mỗi pha tỉ lệ với cường độ 
dòng xe đến trên đường dẫn (𝑁𝑖): 
𝑡𝑥𝑐ℎ1
𝑡𝑥𝑐ℎ
=
𝑁1
𝑁1 + 𝑁2
 (11) 
Từ (10) và (11) ta có: 
𝑡𝑥𝑐ℎ1 =
𝑁1
𝑁1 + 𝑁2
(𝑇𝐶𝐾 − 𝑡𝐿)
𝑡𝑥𝑐ℎ2 =
𝑁2
𝑁1 + 𝑁2
(𝑇𝐶𝐾 − 𝑡𝐿)
 (12) 
Phương trình tổng quát tính thời gian xanh có hiệu trong 
chu kỳ: 
𝑡𝑥𝑐ℎ𝑖 =
𝑁𝑖
∑ 𝑁𝑖
𝑛
𝑖=1
(𝑇𝐶𝐾 − 𝑡𝐿) (13) 
Tức là: 
𝑡𝑥𝑐ℎ𝑖 =
𝑦𝑖
∑ 𝑌𝑖
𝑛
𝑖=1
(𝑇𝐶𝐾 − 𝑡𝐿) (14) 
Trong đó: 
 𝑦𝑖 = 𝑁𝑖 𝑆𝑖⁄ là mức làm việc của đường dẫn thứ 𝑖. 
 𝑌𝑖 = (𝑁𝑖 𝑆𝑖⁄ )𝑐 là mức làm việc tới hạn của đường dẫn 𝑖. 
Như vậy, thời gian xanh của một chu kỳ đã xét tới tổn 
thất thời gian và yếu tố bão hòa được xác định sau khi đã 
tính được chu kỳ tối ưu. 
5. Giao diện điều khiển và giám sát 
5.1. Giao diện điều khiển, giám sát trên website 
Sau khi gõ địa chỉ IP của PLC tại nút giao thông và đăng 
nhập vào giao diện bằng user và password, một giao diện 
giám sát và điều khiển hiện ra như trên Hình 4. Về phương 
diện giám sát, người dùng có thể quan sát trạng thái của các 
bóng đèn tại nút giao thông (trên bảng hoặc trực quan trên 
giao diện), thời gian đếm ngược cho mỗi đèn, thời gian sáng 
của các bóng đèn (xanh, vàng, đỏ) cho một tuyến (được thể 
hiện bằng các số màu đỏ). Về phương diện điều khiển, người 
dùng có thể thay đổi thời gian sáng của các bóng đèn bằng 
cách nhập giá trị vào các textbox và gửi. Ngoài ra, nút 
Start/Stop được sử dụng để chạy/dừng hệ thống. 
Thời 
gian 
sáng 
cài đặt
Thời gian 
đếm 
ngược
Bảng 
trạng thái 
các bóng 
đèn
(1: sáng)
Hình 4. Giao diện điều khiển, giám sát trên website 
5.2. Giao diện giám sát điều khiển tại máy chủ bằng phần 
mềm Matlab 
Về nguyên tắc, việc sử dụng giao thức TCP/IP và thiết 
lập kết nối theo cổng sau khi máy chủ lắng nghe dữ liệu gửi 
về (có kèm ID) của PLC tại nút giao thông (đã trình bày ở 
Mục 3.1) có thể thiết lập kết nối với rất nhiều nút giao thông 
khác nhau. Tuy nhiên, do nguồn lực có hạn nên chúng tôi 
50 Phạm Duy Dưởng, Trần Hoàng Vũ, Phan Cao Thọ 
chỉ tiến hành thử nghiệm với 04 PLC đại diện cho 4 nút 
giao thông. Hình 5 thể hiện giao diện giám sát và điều khiển 
ở chế độ bằng tay cho một nút giao thông, được chia thành 
các vùng đánh số từ 1 đến 7. 
1
2
3
4
5
6
7
Hình 5. Giao diện điều khiển, giám sát trên máy chủ 
Việc thiết lập kết nối được thực hiện thông qua 2 nút 
nhấn: CONNECT và DISCONNECT (xem Vùng 1). 
Người vận hành nhấn nút CONNECT để phần mềm bắt đầu 
lắng nghe dữ liệu từ các nút giao thông gửi về và thiết lập 
kết nối với các nút giao thông. Sau khi đã thiết lập được kết 
nối, giao diện sẽ hiển thị Connected. Nút DISCONECT 
được sử dụng để ngắt kết nối đã thiết lập, lúc này giao diện 
hiển thị Disconnected. 
Sau đó, ta có thể điều khiển, giám sát từng nút giao 
thông bằng cách chọn ở PopupMenu (xem Vùng 4), trong 
này có hiển thị tên, địa chỉ IP, cổng kết nối với nút giao 
thông và trạng thái chạy/dừng (Running/Stopping) của hệ 
thống đèn tại nút này. Trạng thái các bóng đèn và thời gian 
đếm ngược trên mỗi tuyến được thể hiện trong Vùng 7. 
Hình 6. Giao diện điều khiển, giám sát trên máy chủ ở 
chế độ tự động 
Thay đổi thông số làm việc của hệ thống đèn giao thông 
có thể được thực hiện bằng tay thông qua cài đặt ở Vùng 2. 
Khi nút Auto được chọn thì phần mềm sẽ tính toán tối ưu 
chu kỳ và phân pha theo thuật toán ở Mục 4, dựa theo các 
thông số cài đặt (kích thước hình học của nút, lưu lượng 
giả định trên các tuyến) ở Vùng 6. Hình 6 thể hiện giao diện 
điều khiển, giám sát ở chế độ tự động. Ngược lại, khi nút 
Auto không được chọn thì các thông số được thay đổi bằng 
tay ở Vùng 3. Việc điều khiển chạy/dừng hệ thống tại một 
nút giao thông được thực hiện thông qua các nút START 
và STOP ở Vùng 5. 
6. Kết luận 
Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất giải pháp điều 
khiển hệ thống đèn tín hiệu giao thông thông minh, trong 
đó có cả giải pháp phần cứng và giải pháp phần mềm. Về 
phần cứng, chúng tôi đề xuất sử dụng PLC S7-1200 vào 
điều khiển hệ thống đèn giao thông. PLC này có tích hợp 
cổng profinet và mô-đun web server, nhằm hỗ trợ khả 
năng kết nối Internet của hệ thống với máy chủ tại trung 
tâm vận hành. Ngoài ra, chúng tôi đề xuất sử dụng mô-
đun CM 1241 để mở rộng giao tiếp RS-485 với các mô-
đun đếm ngược. 
Về giải pháp phần mềm, chúng tôi đề xuất sử dụng thuật 
toán tối ưu chu kỳ và phân pha tín hiệu dựa trên các kết quả 
nghiên cứu của các tác giả trong nước về giao thông đô thị. 
Giao diện điều khiển, giám sát được xây dựng trên phần 
mềm Matlab, trong đó có thiết lập kết nối, điều chỉnh thông 
số bằng tay và điều chỉnh thông số tự động. Ngoài ra, chúng 
tôi còn phát triển một trang web để người dùng có thể điều 
khiển, giám sát hệ thống đèn thông qua giao diện web. 
Chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm điều khiển, giám sát 
thành công 04 mô hình đèn giao thông thông qua Internet. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] C.N. Nguyễn, “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống đèn giao thông thông 
minh”, Tạp chí Khoa học, 15b, 2010, trang 56-63. 
[2] C.N. Nguyễn, Một giải pháp thiết kế hệ thống đèn giao thông thông 
minh, Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá – VCCA, 2011. 
[3] N.K.N. Nguyễn, T.K.T. Nguyễn, Đ.B. Võ, Ứng dụng mạng cảm biến 
không dây để điều khiển và giám sát các bộ điều khiển đèn tín hiệu 
giao thông, Kỷ yếu Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động 
hoá – VCCA, 2015, trang 690-696. 
[4] PLC S7-1200 System manual, 
https://cache.industry.siemens.com/dl/files/465 
/36932465/att_106119/v1/s71200_system_manual_en-US_en-US.pdf 
[5] Web server _ semens support, 
https://support.industry.siemens.com/.../s71500_webserver_functio
n_manual_en-US_... 
[6] Giao thức TCP/IP, https://vi.wikipedia.org/wiki/TCP/IP 
[7] Modbus RTU overview, 
[8] B.C. Đỗ, Kỹ thuật giao thông, Tủ sách Sau đại học, Trường Đại học 
Xây dựng, 1996. 
[9] C.T. Phan, Giao thông đô thị và Thiết kế đường phố, Nhà xuất bản 
Xây dựng, 2016. 
[10] C.T. Phan, Tính toán chu kỳ tối ưu và phân pha tín hiệu trong các 
nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn ở đô thị Việt Nam, Tuyển 
tập công trình nghiên cứu sinh Trường Đại học Xây dựng, 2000. 
[11] C.T. Phan, N.D. Trần, “Xây dựng phần mềm mô phỏng sự hoạt động 
của dòng xe trong nút giao thong điều khiển bằng tín hiệu đèn ở đô 
thị Việt Nam”, Tạp chí Cầu đường Việt Nam, Số 3, 2004.
(BBT nhận bài: 29/8/2017, hoàn tất thủ tục phản biện: 15/09/2017)