Đồ án tốt nghiệp thiết kế thi công mô hình điều khiển giám sát bãi giữ xe ô tô tự động

Ngoài ra, nhóm còn ứng dụng công nghệ RFID, xử lý ảnh nhận diện biển số trên C# ể tăng ộ chính xác và tính bảo mật của hệ thống.. Có thể sử dụng C# ể tạo ra các ứng dụng truyền

B Ộ GIÁO D ỤC & ĐÀO TẠ O TRƯỜNG ĐẠ I H ỌC SƯ PHẠ M K Ỹ THU Ậ T TP H Ồ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆ N – ĐIỆ N T Ử

B Ộ MÔN ĐIỆ N T Ử CÔNG NGHI Ệ P – Y SINH

ĐIỀ U KHI Ể N, GI Á M S Á T

MSSV : 13141174

Lớp: 13141DT1A

I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT

BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban ầu:

− Kích thước mô hình: chiều dài 70cm, chiều rộng 60cm, chiều cao 75cm

− Động cơ có hộp số 24VDC giúp vận hành hệ thống có vận tốc 94 vòng/phút

− Cảm biến chữ U 24VDC phát hiện vật cản ể xác ịnh vị trí

− Công tắc hành trình 24VDC chức năng óng, mở ộng cơ

− Webcam colorvis ND60 óng vai trò thu nhận ảnh ầu vào, kết nối máy tính qua cổng USB

− Cơ cấu truyền ộng dây xích và bánh răng

− Mạch Arduino Uno R3 và RFID RC522 ược dùng làm bộ xử lý ọc thẻ từ, kết nối máy tính thông qua cổng USB

2 Nội dung thực hiện:

− Tìm hiểu các phương thức giao tiếp với PLC

− Tìm hiểu nghiên cứu cách thức quẹt thẻ, xử lý ảnh

− Tìm hiểu PLC S7-1200, CPU-1214C

− Các cách thức hoạt ộng của mô hình ể lựa chon linh kiện phù hợp

− Tìm hiểu, nghiên cứu thiết kế mạch iều khiển cũng như ảo chiều ộng cơ dùng rơ le

− Thiết kế, xây dựng phần cứng của mô hình

− Xây dựng chương trình iều khiển, giao tiếp giữa máy tính và Arduino, máy tính và

camera, máy tính và PLC

− Chạy thử nghiệm, cân chỉnh và sửa lỗi mô hình

− Nhận xét, ánh giá chung toàn bộ hệ thống

− Viết báo cáo luận văn

− Báo cáo ề tài tốt nghiệp

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 1/9/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/1/2019

iv

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o

- Kết nối, quản lý cơ sở dữ liệu trên phần mềm SQL Server Manager

- Thiết kế giao diện iều khiển và giám sát trên phần mềm Tia Portal

-

5

(30/10/2018- 3/11/2018)

- Xây dựng ứng dụng quét thẻ RFID bằng Arduino

và C# trên phần mềm Visual Studio

- Kết nối, quản lý cơ sở dữ liệu trên phần mềm SQL Server Manager

- Thiết kế giao diện iều khiển và giám sát trên phần mềm Tia Portal

6

(5/11/2018- 10/11/2018)

- Xây dựng ứng dụng nhận diện biển số xe bằng C# trên phần mềm Visual Studio

- Lập trình cho hệ thống nâng hạ xe trên phần mềm Tia Portal

7

(12/11/2018- 17/11/2018)

- Xây dựng ứng dụng nhận diện biển số xe bằng C# trên phần mềm Visual Studio

- Lập trình cho hệ thống nâng hạ xe trên phần mềm Tia Portal

8

(19/11/2018- 24/11/2018)

- Lắp ráp, kết nối phần cứng vào PLC và gắn thiết bị vào mô hình

- Lập trình cho hệ thống nâng xe, chạy thử trên mô hình

9

(19/11/2018- 24/11/2018)

- Lắp ráp, kết nối phần cứng vào PLC và gắn thiết bị vào mô hình

- Lập trình cho hệ thống nâng xe, chạy thử trên mô hình

- Hoàn chỉnh, cân chỉnh lại toàn bộ hệ thống

- Viết hoàn chỉnh quyển luận văn

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do nhóm tự thực hiện dựa vào kiến thức ược học, nghiên cứu tìm hiểu

một số các ề tài và phương án i trước, không sao chép từ bất cứ tài liệu hay công trình ã có

trước ó

Tp Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 01 năm 2019

Sinh viên thực hiện 1 Sinh viên thực hiện 2

Nguyễn Thanh Lộc Mai Văn Thành

chúng em ã hoàn thành ề tài tốt nghiệp “Thiết kế và thi công mô hình iều khiển, giám sát

bãi giữ xe ô tô tự ộng”

Để hoàn thành ề tài ược giao, ngoài sự nỗ lực học hỏi của bản thân còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy cô và bạn bè Vì thế, trong lời ầu tiên của cuốn báo cáo ồ án tốt nghiệp

này, chúng em muốn dành lời cảm ơn chân thành ến Thầy Th.s Nguyễn Tấn Đời cũng như

các thầy cô giáo trong bộ môn và bạn bè ã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp ỡ, tạo iều kiện ể chúng em hoàn thành tốt ề tài

Xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 01 năm 2019

Sinh viên thực hiện 1 Sinh viên thực hiện 2

Nguyễn Thanh Lộc Mai Văn Thành

Lịch trình iv

Lời cam oan vii

Lời cảm ơn viii

Mục lục ix

Liệt kê hình vẽ xii

Liệt kê bảng……… xv

Tóm tắt xvi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn ề 1

1.2 Mục tiêu 1

1.3 Nội dung nghiên cứu 1

1.4 Giới hạn 2

1.5 Bố cục 2

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Phân tích các phương án bãi đỗ xe ô tô 4

2.1.1 Các dạng bãi ỗ xe ô tô phổ biến hiện nay 4

2.1.2 Phương án lựa chọn 6

2.2 Các cơ sở lý thuyết liên quan 7

2.2.1 Giới thiêu về ngôn ngữ C# và mô ̣t số công cụ liên quan 7

a Ngôn ngữ C# và NET Framework 7

b Thư viện S7.NET 7

c Giải thuật xử lý ảnh nhận dạng biển số xe 7

2.2.2 Công nghệ RFID 8

2.2.3 Các chuẩn giao tiếp truyền dữ liệu 10

a Chuẩn giao tiếp USB 10

b Chuẩn giao tiếp SPI 11

c Chuẩn giao tiếp Enthernet 11

2.2.4 Giới thiệu một số phần mềm lập trình 12

2.3 Giới thiệu phần cứng 17

2.3.1 Thiết bị xử lý trung tâm - PLC 17

2.3.2 Cảm biến quang 20

x

2.3.3 Công tắc hành trình

22

2.3.4 Rơ le trung gian 24

2.3.5 Động cơ DC giảm tốc có hộp số 25 a Động cơ DC 25

b Hộp số giảm tốc 27

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ 29

3.1 Giới thiệu 29

3.2 Thiết kế hệ thống 29

3.2.1 Thiết kế sơ ồ khối hệ thống 29

3.2.2 Thiết kế phần cứng 31

a Thiết kế khối xử lý trung tâm 31

b Thiết kế khối ọc thẻ 33

c Thiết kế khối thu nhận hình ảnh 37

d Thiết kế khối công tắc hành trình và khối cảm biến 38

e Thiết kế khối ộng cơ và khối rơ le 40

f Thiết kế khối nguồn 42 3.2.3 Sơ ồ nguyên lý của toàn mạch 44

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 46

4.1 Giới thiệu 46

4.2 Thi công hệ thống 46

4.2 Thi công mô hình 47

4.2.1 Thi công cánh tay lấy xe 47

4.2.2 Thi công hệ thống quay cho cánh tay 49

4.2.3 Thi công hệ thống nâng cánh tay lên, xuống 51

4.2.4 Thi công bộ nguồn cấp cho hệ thống 53

4.2.5 Kết nối các chân tín hiệu với PLC

54

4.3 Lập trình hệ thống 55

4.3.1 Lập trình cho PLC 55 a Giới thiệu phần mềm 55

b Lưu ồ giải thuật cho PLC 56

c Chương trình chính iều khiển trên PLC 58

4.3.2 Chương trình ọc thẻ RFID cho Arduino 64 a Giới thiệu phần mềm 64

b Chương trình ọc mã thẻ RFID 64

4.3.3 Thiết kế giao diện C# 64 a Giới thiệu phần mềm 64

b Lưu ồ giải thuật iều khiển từ máy tính 66

c Chương trình chính trên C# 68 4.3.4 Hệ thống cơ sở dữ liệu SQL 62

4.3.5 Phần mềm lập trình C# 64

4.3.6 Lưu ồ giải thuật iều khiển từ máy tính 64

4.4 Lập trình mô phỏng 70

4.4.1 Mô phỏng trên trên WinCC 70 a Giới thiệu giao diện làm việc WinCC 70

b Giao diện giám sát hệ thống trên WinCC 71

4.4.2 Giao diện quản lý hệ thống trên C# 73

4.5 Tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác 74

4.5.1 Hướng dẫn các bước sử dụng 74

4.5.2 Quy trình thao tác 74

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 75

5.1 Hệ thống mô hình 75

5.2 Hệ thống iện 7 8 5.3 Kết quả mô phỏng 82

5.3.1 Mô phỏng trên WinCC 82

5.3.2 Mô phỏng trên C# 82

5.3.3 Kết quả thống kê 84

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 85

6.1 Kết luận 85

xii

6.2 Hướng phát triển 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

PHỤ LỤC xvii

LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1 Phương án bãi ỗ dạng xếp hình 4

Hình 2.2 Phương án bãi ỗ dạng di chuyển quanh tòa nhà 5

Hình 2.3 Phương án bãi ỗ dạng tháp 5

Hình 2.4 Phương án bãi ỗ dạng hình trụ 6

Hình 2.5 Phương án bãi ỗ dạng tháp xếp tầng của nhóm 6

Hình 2.6 Giải thuật nhận dạng biển số xe 8

Hình 2.7 Cấu trúc thẻ RFID và hệ thống RFID cơ bản 9

Hình 2.8 Giao diện của Microsoft Visual Studio 2017 12

Hình 2.9 Giao diện của Microsoft SQL Server 2017 14

Hình 2.10 Giao diện của phần mềm TIA Portal V13 15

Hình 2.11 Giao diện của phầm mềm Arduino IDE 1.8.5 16

Hình 2.12 Một số loại PLC thông dụng 18

Hình 2.13 Cấu trúc cơ bản của PLC 19

Hình 2.14 Cấu trúc của cảm biến quang iện 21

Hình 2.15 Một số loại cảm biến quang thường dùng 22

Hình 2.16 Một số loại công tắc hành trình thông dụng 23

Hình 2.17 Cấu tạo và nguyên lý hoạt ộng của rơ le trung gian 24

Hình 2.18 Tiếp iểm NO và NC của rơ le trung gian 24

Hình 2.19 Một số loại Rơ le trung gian 25

Hình 2.20 Nguyên lý hoạt ộng của ộng cơ iện một chiều 26

Hình 2.21 Cấu tạo của hộp số giảm tốc 27

Hình 3.1 Sơ ồ khối toàn hệ thống 29

Hình 3.2 Kết nối PLC với máy tính 31

Hình 3.3 PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC 31

Hình 3.4 Arduino Uno R3 chip cắm 33

Hình 3.5 Arduino Uno R3 chip dán 33

Hình 3.6 Bố trí linh kiện trên Arduino Uno R3 35

Hình 3.7 Mạch ọc thẻ RFID RC522 36

Hình 3.8 Sơ ồ chân Mạch ọc thẻ RFID RC522 37

Hình 3.9 Sơ ồ kết nối Arduino Uno R3 và Mạch ọc thẻ RFID RC522 37

Hình 3.10 Webcam Colorvis ND60 38

Hình 3.11 Công tắc hành trình Omrom V- 5F932DN 38

Hình 3.12 Cảm biến quang Panasonic Panadac 914 39

Hình 3.13 Sơ ồ kết nối cảm biến, công tắc hành trình với PLC 40

Hình 3.14 Rơ le trung gian Omron MY2N 40

Hình 3.15 Sơ ồ kết nối ngõ ra PLC với 2 rơ-le 13_1 và 13_2 41

Hình 3.16 Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919 41

Hình 3.17 Cấu tạo ộng cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919 42

Hình 3.18 Sơ ồ mạch iều khiển và ảo chiều ộng cơ DC 42

Hình 3.19 Nguồn tổ ong 24VDC – 3A 43

Hình 3.20 Sơ ồ kết nối toàn mạch 45

Hình 4.1 Lắp ráp ộng cơ cho cánh tay 47

Hình 4.2 Lắp ráp công tắc hành trình cho cánh tay vào 48

Hình 4.3 Lắp ráp công tắc hành trình cho cánh tay ra 48

Hình 4.4 Lắp ráp ộng cơ cho hệ thống quay 49

Hình 4.5 Lắp ráp công tắc hành trình cho hệ thống quay ến vị trí chẵn 50

Hình 4.6 Lắp ráp cảm biến cho hệ thống quay ến vị trí lẽ 50

Hình 4.7 Lắp ráp ộng cơ nâng cánh tây lên hoặc xuống 51

Hình 4.8 Lắp ráp cảm biến ếm giới hạn trên và giới hạn dưới cho từng vị trí 52

Hình 4.9 Lắp ráp công tắc hành trình giới hạn cánh tay xuống 52

Hình 4.10 Nguồn tổ ông 24VDC – 3A 53

Hình 4.11 Kết nối tín hiệu ngõ vào PLC 54

Hình 4.12 Kết nối tín hiệu ngõ ra của PLC 54

Hình 4.13 Giao diện vùng viết chương trình PLC 55

Hình 4.14 Lưu ồ giải thuật cho PLC 56

Hình 4.15 Sơ ồ các vị trí ể xe trong mô hình 57

Hình 4.16 Giao diện thiết kế form trên C# 65

Hình 4.17 Giao diện viết chương trình trên C# 65

Hình 4.18 Thuật toán iều khiển PLC từ máy tính 66

Hình 4.19 Giao diện làm việc của WinCC 70

Hình 4.20 Giao diện màn hình chính trên WinCC 71

Hình 4.21 Giao diện giám sát bãi xe trên WinCC 72

xiv

Hình 4.22 Giao diện chính trên C# 73

Hình 4.23 Quy trình thao tác vận hành 74

Hình 5.1 Mặt trước của mô hình sau khi lắp thiết bị 75

Hình 5.2 Mặt dưới của mô hình sau khi lắp thiết bị 76

Hình 5.3 Cánh tay ra vào ể lấy xe 76

Hình 5.4 Đông cơ quay ến vị trí chẵn lẽ hoạt ộng 77

Hình 5.5 Động cơ nâng hạ xe ến vị trí hoạt ộng 77

Hình 5.6 Domino phân bố iện áp cho các thiết bị trong mô hình 78

Hình 5.7 Điện áp của Domino phân bố iện cho các thiết bị 78

Hình 5.8 Điện áp cấp cho ộng cơ thông qua rơ le 79

Hình 5.9 PLC hoạt ộng khi cấp nguồn 80

Hình 5.10 Điện áp cấp vào PLC 81

Hình 5.11 Điện áp cấp ngõ ra của PLC 81

Hình 5.12 Giao diện giám sát bãi xe trên WinCC khi hoạt ộng 82

Hình 5.13 Giao diện quản lý thẻ xe trên C# khi xe vào 83

Hình 5.14 Giao diện quản lý thẻ xe trên C# khi xe ra 83

LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 3.1 Thông số cơ bản của PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC 32

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3……… 34

Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện ……… 46

Bảng 5.1 Kết quả chạy thực nghiệm hệ thống……… 84

TÓM TẮT

Với hệ thống giao thông dày ặc, xã hội phát triển và nhu cầu sử dụng phương tiện cá nhân, ặc biệt là xe ô tô ngày càng tăng Điều này kéo theo việc các bãi giữ xe ược xây dựng ngày càng nhiều, ặc biệt ở các thành phố lớn trong khi diện tích ất ngày càng hạn hẹp Từ

ó, một số chủ phương tiện ỗ xe trên các vỉa hè cũng như lòng lề ường gây mất mỹ quan ô

thị và mất an toàn giao thông Chính vì lý do ó mà nhóm quyết ịnh nghiên cứu ề tài “Thiết

kế và thi công mô hình iều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô tự ộng” nhằm góp một phần

nào ó ể giải quyết thực trạng hiện tại cũng như áp dụng những kiến thức ã học vào thực tiễn

Trong ề tài này, nhóm sẽ dùng PLC làm thiết bị xử lý trung tâm, iều khiển toàn bộ hệ thống, giám sát bằng WinCC Ngoài ra, nhóm còn ứng dụng công nghệ RFID, xử lý ảnh nhận diện biển số trên C# ể tăng ộ chính xác và tính bảo mật của hệ thống Với phương pháp này thì hệ thống hoàn toàn ược chạy một cách tự ộng trong việc cất xe và trả xe cho khách Bên cạnh ó, hệ thống cũng ược chạy bằng tay ể phòng khi có các trường hợp phần mềm bị trục trặc hay mất thẻ

xvi

Mô hình ược thi công thông qua quá trình tìm hiểu, chọn lựa linh kiện một cách phù hợp nhất, kết hợp giao tiếp với các khối cảm biến, công tắc hành trình, ộng cơ, rơ le, xử lý tín hiệu hình ảnh, RFID, áp dụng giải thuật iều khiển, cũng như cân chỉnh các thông số với kết quả mong muốn cuối cùng là ạt ược một mô hình bãi ỗ xe hoàn thiện và tối ưu nhất

tỏ tình hình số lượng xe ô tô ở nước ta tăng khá nhanh Từ những số liệu trên òi hỏi những yếu tố cơ sở hạ tầng phải áp ứng cho sự tăng trưởng ó, ặc biệt là vấn ề về bãi

ậu xe Một trong những phương pháp nhằm giải quyết những khó khăn này là việc ứng dụng sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ cao vào trong xây dựng cơ sở hạ tầng Cụ thể hơn, cần xây dựng những bãi ậu xe mang tính hiện ại, tự ộng cao

và tính an toàn ược ặt lên hàng ầu Đồng thời, những bãi ậu xe như vậy cần phải áp ứng vừa mang tính kinh tế, vừa phù hợp với thực tiễn như tiết kiệm quỹ ất xây dựng, tính cảnh quan,

Thừa hưởng những thành quả i trước và mong muốn áp dụng những kiến thức ã học vào thực tế ể giải quyết những vấn ề nêu trên, chúng em quyết ịnh nghiên cứu

và thi công ề tài: “Thiết kế và thi công mô hình iều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Trong ề tài này, nhóm sẽ tiến hành nghiên cứu các nội dung như sau:

• NỘI DUNG 1: Thu thập dữ liệu về nhu cầu sử dụng xe ô tô cá nhân và các bãi giữ xe hiện nay

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

• NỘI DUNG 2: Tìm hiểu ưu và nhược iểm của một số bãi giữ xe ô tô ang ược

áp dụng hiện nay

• NỘI DUNG 3: Nghiên cứu, xây dựng thuật toán iều khiển hệ thống bãi giữ xe

ô tô tự ộng

• NỘI DUNG 4: Thiết kế và thi công mô hình

• NỘI DUNG 5: Đánh giá kết quả thực hiện

• NỘI DUNG 6: Nhận xét ưu nhược iểm của toàn bộ hệ thống và hướng phát triển ề tài

− Chỉ có 6 vị trí ể cất xe

− Sử dụng loại ộng cơ DC giảm tốc 24V có hộp số i kèm ể vận hành hệ thống

− Nhóm không thi công tủ iện vì có một số linh kiện, thiết bị mượn ở phòng thực hành của khoa, không thể tháo rời khỏi bộ thí nghiệm

− Sử dụng các hàm của thư viện xử lý ảnh Emgu CV ể xử lý nhận dạng biển số

xe

− Hệ thống có thể tính chi phí giữ xe, còn việc thu phí phải cần nhân viên thực hiện

1.5 BỐ CỤC

Đề tài ược trình bày trong 6 chương

• Chương 1: Tổng quan

• Chương 2: Cơ sở lý thuyết

• Chương 3: Thiết kế hệ thống

• Chương 4: Thi công hệ thống

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

• Chương 5: Kết quả, nhận xét và ánh giá

• Chương 6: Kết huận và hướng phát triển

Cụ thể như sau:

− Chương 1: Tổng quan

Đặt vấn ề dẫn nhập lý do chọn ề tài, trình bày mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, xác ịnh một số giới hạn và trình bày bố cục của ề tài

− Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Trình bày, phân tích ưu nhược iểm của các phương án bãi ỗ xe ô tô hiện có trên thị trường, từ ó chọn ra phương án phù hợp cho ề tài Giới thiệu một số lý thuyết liên quan và những phần cứng cần sử dụng cho ề tài

− Chương 3: Thiết kế hệ thống

Xây dựng sơ ồ khối, trình bày nguyên lý hoạt ộng của hệ thống Thiết kế và lựa chọn linh kiện phù hợp cho từng khối Xây dựng sơ ồ nguyên lý cho từng khối và toàn bộ hệ thống

− Chương 4: Thi công hệ thống

Trình bày các bước thi công mô hình hoàn chỉnh từ phần cứng ến phần mềm Xây dựng lưu ồ giải thuật, phương trình tính toán các thông số cụ thể, xử lý tín hiệu

và lập trình cho PLC, vi iều khiển

− Chương 5: Kết quả, nhận xét và ánh giá

Trình bày những kết quả ạt ược (cấu trúc mô hình, giao diện phần mềm) Sau

ó ưa ra nhận xét tổng thể về ề tài cũng như những ánh giá dựa trên các mục tiêu ã ặt

ra ban ầu

− Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Trình bày những ưu nhược iểm của toàn bộ hệ thống Từ ó ưa ra kết luận và

hướng phát triển cho ề tài

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

4

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Phân tích các phương án bãi ỗ xe ô tô

Do nhu cầu xã hội phát triển nên phương án bãi ỗ ô tô ngày càng a dạng Sau

ây là phần trình bày ặc iểm, ưu, nhược của một số phương án ược áp dụng phổ biến nhằm lựa chọn ra phương án phù hợp cho ề tài

2.1.1 Các dạng bãi ỗ xe ô tô phổ biến hiện nay

 Bãi ỗ dạng xếp hình

Đây là phương án ỗ xe phù hợp với các thành phố lớn có lượng xe quá tải Hệ thống sử dụng cấu trúc thiết kế một tháp và cao 2 hoặc 3 tầng, mỗi tầng giữ ược từ 4 ến 5 xe

Hình 2.1 Phương án bãi ỗ dạng xếp hình

- Ưu iểm: chi phí thấp, phù hợp nhiều loại ịa hình, tiết kiệm diện tích, bảo trì, bảo dưỡng, di chuyển ơn giản

- Nhược iểm: chỉ phù hợp với quy mô nhỏ (5 ến 15 ô tô), cơ cấu iều khiển chưa tự ộng

 Bãi ỗ dạng di chuyển quanh tòa nhà

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5

Phương án này khá cổ iển, với cấu trúc thiết kế là một toàn nhà hình trụ nhiều tầng là ường cho xe di chuyển Khách hàng sẽ tự lái xe vào ra vị trí ỗ, có nhân viên bán vé và ghi lại biển số xe

Hình 2.2 Phương án bãi ỗ dạng di chuyển quanh tòa nhà

- Ưu iểm: giữ ược nhiều xe, chi phí vận hành thấp, tiết kiệm diện tích

- Nhược iểm: ô nhiễm môi trường, tính an toàn, tự ộng không cao

 Bãi ỗ dạng tháp

Đây là phương án ỗ xe tự ộng rất phổ biến, với diện tích ất không lớn vẫn có thể

ỗ ược rất nhiều xe Cấu trúc thiết kế gồm nhiều tháp, mỗi tháp có nhiều tầng và mỗi tầng giữ ược một xe Các xe vào ra ược cơ cấu nâng hạ dịch chuyển

Hình 2.3 Phương án bãi ỗ dạng tháp

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

6

- Ưu iểm: số lượng xe ỗ ược nhiều, bảo trì, bảo dưỡng ơn giản, tiết kiệm diện tích, chi phí vận hành thấp

 Bãi ỗ dạng hình trụ

Phương án này ang là xu hướng ngày nay, với cấu trúc thiết kế hình tháp trụ, chia ra nhiều tầng và mỗi tầng ỗ ược rất nhiều xe Xe vào ra ược di chuyển tự ộng bởi một cơ cấu nâng hạ

Hình 2.4 Phương án bãi ỗ dạng hình trụ

tích

- Nhược iểm: chi phí ầu tư cao, bảo trì, bảo dưỡng phức tạp

2.1.2 Phương án lựa chọn

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7

Hình 2.5 Phương án bãi ỗ dạng tháp xếp tầng của nhóm

Sau khi phân tích, phương án áp dụng vào ề tài ược lựa chọn theo các tiêu chí: tiết kiệm diện tích, hiệu quả kinh tế theo thời gian, tính tự ộng cao Do ó phương án bãi ỗ dạng tháp ược sử dụng vào ề tài của nhóm

2.2 Các cơ sở lý thuyết liên quan

2.2.1 Giới thiệu về ngôn ngữ C# và một số công cụ liên quan

a Ngôn ngữ C# và NET Framework [2*]

C# là một ngôn ngữ hướng ối tượng trong sáng và an toàn cho phép các nhà phát triển dễ xây dựng một loạt các ứng dụng an toàn và mạnh mẽ chạy trên NET Framework Có thể sử dụng C# ể tạo ra các ứng dụng truyền thống Windows, dịch

vụ Web XML, thành phần phân phối ứng dụng dạng clientserver, ứng dụng cơ sở dữ liệu, và nhiều hơn thế nữa NET Framework là một nền tảng phát triển phổ biến ể xây dựng các ứng dụng cho Windows, Windows Store, Windows Phone, Windows Server, và Windows Azure Nền tảng NET Framework bao gồm ngôn ngữ lập trình C# và Visual Basic, Common Language Runtime và một lớp thư viện rộng lớn

b Thư viện S7.NET [3*]

S7.Net là trình iều khiển PLC chỉ hoạt ộng với PLC và chỉ với kết nối Ethernet Điều này có nghĩa là plc của bạn phải có CPU Profinet hoặc thẻ bên ngoài profinet

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

8

(thẻ CPxxx) S7.Net ược viết hoàn toàn bằng C#, vì vậy bạn có thể gỡ lỗi dễ dàng

mà không cần phải thông qua các bản gốc

S7.Net tương thích với S7-200, S7-300, S7-400, S7-1200, S7-1500

S7.Net hiển thị một lớp có tên Plc chứa tất cả các phương thức mà chúng ta có thể sử dụng ể giao tiếp với PLC

Để kết nối và ngắt kết nối, bạn có thể sử dụng các hàm Open() và Close(), ể giao tiếp, bạn có thể sử dụng bất kỳ phương thức nào ể ọc và ghi các biến từ bộ nhớ PLC

Có thể ọc và ghi byte từ một vùng bộ nhớ duy nhất, ược cung cấp ịa chỉ bắt ầu

và số byte Có thể ánh xạ trực tiếp DB tới các lớp và cấu trúc

c Giải thuật xử lý ảnh nhận diện biển số xe [4*]

 Thư viện xử lý ảnh Emgu CV

Emgu CV là một thư viện xử lý hình ảnh, thị giác máy tính dành riêng cho ngôn ngữ C# Cho phép gọi các hàm chức năng của thư viện xử lý ảnh OpenCV

Có thể ược Visual Studio, Xamarin Studio và Unity biên dịch, nó có thể chạy trên Windows, Linux, Mac OS X, iOS, Điện thoại Android và Windows

 Giải thuật xử lý ảnh nhận diện biển số xe 1

Camera nhận lệnh chụp ảnh từ C# và tiến hành chụp

hình Hình ảnh sẽ ược thiết bị truyền về máy tính và

ược lưu trữ trong chương trình C#

tiến hành quá trình tách biển số xe ra khỏi hình Bằng việc

sử dụng tệp tin lưu trữ dữ liệu huấn luyện nhận dạng biển

số xe tỉ lệ 33x25, chương trình sẽ tiến hành xử lý và trả về

biển số xe với kích thước ảnh 500x500 pixel

biển số xe có màu nền trắng còn ký tự màu en, nên khi lấy

ường viền ta sẽ dễ dàng có các ường viền

Hình 2.6 Giải thuật

bao quanh những ký tự ể phục vụ cho bước tiếp theo nhận dạng biển số xe là cắt ký tự

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9

viền này ta cắt riêng lẻ từng ký tự của biển số xe Thường các biển số xe hiện tại thường có 7 hoặc 8 ký tự

có sẵn trong Emgu CV Từ ó ta sẽ có ược các ký tự ược chuyển từ dạng tương tự (hình ảnh) sang dạng số (mã ASCII)

lộn xộn Do ó bước cuối cùng là sắp xếp chúng theo thứ tự dựa vào vị trí cắt của các ký tự ở bước 4 Và cuối cùng ta có ược kết quả là các chữ số và chữ cái chính xác, cũng như sắp xếp hợp lý như biển số ã chụp

2.2.2 Công nghệ RFID [1]

 Giới thiệu

RFID là công nghệ nhận dạng ối tượng bằng sóng vô tuyến Công nghệ này ch o phép nhận biết các ối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio, từ ó có thể giám sát, quản lý hoặc lưu vết từng ối tượng

Hình 2.7 Cấu trúc thẻ RFID và hệ thống RFID cơ bản

 Nguyên lý hoạt ộng

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

Thẻ chip (tag) RFID chứa rất nhiều mã nhận dạng khác nhau, thông thường là

32 bit tương ứng với hơn 4 tỷ mã số khác nhau Ngoài ra khi xuất xưởng mỗi thẻ chip RFID ược gán một mã số khác nhau Do vậy, khi một vật ược gắn chip RFID thì khả năng nhận dạng nhầm vật ó với 1 thẻ chip RFID khác là rất thấp, xác suất là

1 phần 4 tỷ Với ưu iểm về mặt công nghệ như vậy nên sự bảo mật và ộ an toàn của các thiết bị ứng dụng công nghệ RFID là rất cao

– Ứng dụng quản lý lưu thông hàng hóa

– Ứng dụng quản lý kho hàng

– Ứng dụng quản lý thu phí ường bộ tự ộng

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 11

– Bên cạnh những ứng dụng nổi bật ó còn rất nhiều những ứng dụng thiết thực cho quản lý như: quản lý nhà máy, quản lý thư viện, quản lý chấm công, quản lý bãi giữ xe, quản lý nhà

ăn, quản lý sinh viên, quản lý bệnh viện, khóa cửa dùng công nghệ RFID, chống trộm xe máy, …

2.2.3 Các chuẩn giao tiếp truyền dữ liệu [5*]

a Chuẩn giao tiếp USB

 Giới thiệu

USB (Universal Serial Bus) là một chuẩn kết nối tuần tự a dụng trong máy tính USB sử dụng ể kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính, chúng thường ược thiết kế dưới dạng các ầu cắm cho các thiết bị tuân theo chuẩn cắm-và-chạy mà với tính năng cắm nóng thiết bị (nối và ngắt các thiết bị không cần phải khởi ộng lại h ệ thống)

 Đặc iểm

Cho phép mở rộng 127 thiết bị kết nối cùng vào một máy tính thông qua một cổng USB duy nhất

Với USB 2.0 chuẩn tốc ộ cao, ường truyền ạt tốc ộ tối a ến 480 Mbps

Cáp USB gồm hai sợi nguồn (+5V và dây chung GND) cùng một cặp gồm hai sợi dây xoắn ể mang dữ liệu Trên sợi nguồn, máy tính có thể cấp nguồn lên tới 500mA ở iện áp 5V một chiều (DC)

Những thiết bị tiêu thụ công suất thấp (ví dụ: chuột, bàn phím, loa máy tính công suất thấp ) ược cung cấp iện năng hoạt ộng trực tiếp từ các cổng USB mà không cần

có sự cung cấp nguồn riêng Với các thiết bị cần sử dụng nguồn công suất lớn (như máy in, máy quét ) không sử dụng nguồn iện từ ường truyền USB như nguồn chính của chúng, lúc này ường truyền nguồn chỉ có tác dụng như một sự so sánh mức iện thế của tín hiệu

Những thiết bị USB có ặc tính cắm nóng, iều này có nghĩa các thiết bị có thể ược kết nối (cắm vào) hoặc ngắt kết nối (rút ra) trong mọi thời iểm mà người sử dụng cần mà không cần phải khởi ộng lại hệ thống

Nhiều thiết bị USB có thể ược chuyển về trạng thái tạm ngừng hoạt ộng khi máy tính chuyển sang chế ộ tiết kiệm iện

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 12

b Chuẩn giao tiếp SPI

SPI là một chuẩn truyền thông nối tiếp tốc ộ cao do hãng Motorola ề xuất Đây

là kiểu truyền thông Master-Slave, trong ó có 1 chip Master iều phối quá trình truyền thông và các chip Slaves ược iều khiển bởi chip Master, vì thế truyền thông chỉ xảy

ra giữa Master và Slave SPI là một cách truyền song công (full duplex), nghĩa là tại cùng một thời iểm, quá trình truyền và nhận có thể xảy ra ồng thời SPI ôi khi ược gọi là chuẩn truyền thông “4 dây” vì có 4 ường giao tiếp trong chuẩn này ó là SCK (Serial Clock), MISO (Master Input Slave Output), MOSI (Master Ouput Slave Input)

Input còn nếu là chip Slave thì lại là Output MISO của Master và các Slaves ược nối trực tiếp với nhau

Output còn nếu là chip Slave thì là Input MOSI của Master và các Slaves ược nối trực tiếp với nhau

- SS – Slave Select: SS là ường chọn Slave cần giao tiếp, trên các chip Slave ường SS sẽ ở mức cao khi không làm việc Nếu chip Master kéo ường

SS của một Slave nào ó xuống mức thấp thì việc giao tiếp sẽ xảy ra giữa Master

và Slave ó Chỉ có 1 ường SS trên mỗi Slave nhưng có thể có nhiều ường iều khiển SS trên Master, tùy thuộc vào thiết kế của người dùng

c Chuẩn giao tiếp Enthernet

Ethernet là 1 công nghệ mạng cục bộ (LAN) nhằm chuyển thông tin giữa các máy tính với tốc ộ từ 10 ến 100 Mbps Hiện thời công nghệ Ethernet thường ược sử dụng nhất là công nghệ sử dụng cáp ôi xoắn 10-Mbps Công nghệ truyền thông 10-Mbps sử dụng hệ thống cáp ồng trục cỡ lớn, hoặc cáp ôi, cáp sợi quang Tốc ộ chuẩn cho hệ thống Ethernet hiện nay là 100-Mbps

Từ khi chuẩn Ethernet ra ời, các ặc tính kĩ thuật và trình tự ể xây dựng nên 1 mạng Ethernet ã trở nên dễ dàng hơn ối với mọi người Những ặc tính này cùng với

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 13

tính dễ sử dụng ã tạo nên một thị trường Ethernet rộng lớn và là nguyên nhân cho sự ứng dụng rộng rãi của Ethernet trong nền công nghiệp máy tính

Phần lớn các hãng sản xuất máy tính ngày nay trang bị cho sản phẩm của họ thiết bị 10-Mbps Ethernet khiến cho thiết bị của họ có thể sẵn sàng kết nối vào mạng Ethernet cục bộ Khi chuẩn Ethernet 100-Mbps ã trở nên phổ biến hơn thì máy tính ược trang bị các thiết bị Ethernet hoạt ộng ở cả hai tốc ộ 10 -Mbps và 100-Mbps Những quản lí viên mạng Ethernet ngày nay cần thiết phải biết liên kết một số lượng lớn các máy tính lại với nhau bằng công nghệ mạng thiết bị trung gian Rất nhiều mạng LAN ngày nay hỗ trợ các máy tính ược sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau, tuy nhiên cần phải ảm bảo ược sự tương thích giữa các dòng máy tính

2.2.4 Giới thiệu một số phần mềm lập trình

 Phần mềm Microsoft Visual Studio

Hình 2.8 Giao diện của Microsoft Visual Studio 2017

Visual studio là một trong những công cụ hỗ trợ lập trình rất nổi tiếng nhất hiện nay của Mcrosoft và chưa có một phần mềm nào có thể thay thế ược nó Visual Studio ược viết bằng 2 ngôn ngữ ó chính là C# và VB+ Đây là 2 ngôn ngữ lập trình giúp người dùng có thể lập trình ược hệ thống một các dễ dàng và nhanh chóng nhất thông qua Visual Studio

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 14

Visual Studio là một phần mềm lập trình hệ thống ược sản xuất trực tiếp từ Microsoft Từ khi ra ời ến nay, Visual Studio ã có rất nhiều các phiên bản sử dụng khác nhau Điều ó, giúp cho người dùng có thể lựa chọn ược phiên bản tương thích với dòng máy của mình cũng như cấu hình sử dụng phù hợp nhất

Bên cạnh ó, Visual Studio còn cho phép người dùng có thể tự chọn lựa giao diện chính cho máy của mình tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng

 Một số tính năng

- Biên tập mã

Giống như bất kỳ một IDE khác, Visual Studio gồm có một trình soạn thảo mã

hỗ trợ tô sáng cú pháp và hoàn thiện mả bằng các sử dụng IntelliSense không chỉ cho các hàm, biến và các phương pháp mà còn sử dụng cho các cấu trúc ngôn ngữ như truy vấn hoặc vòng iều khiển

- Trình gỡ lỗi

Visual Studio có một trình gỡ lỗi có tính năng vừa lập trình gỡ lỗi cấp máy và

gỡ lỗi cấp mã nguồn Tính năng này hoạt ộng với cả hai mã quản lý giống như ngôn ngữ máy và có thể sử dụng ể gỡ lỗi các ứng dụng ược viết bằng các ngôn ngữ ược hỗ trợ bởi Visual Studio

- Thiết kế

+ Windows Forms Designer

Được sử dụng với mục ích xây dựng GUI sử dụng Windows Forms, ược bố trí dùng ể xây dựng các nút iều khiển bên trong hoặc cũng có thể khóa chúng vào bên cạnh mẫu Điều khiển trình bày dữ liệu có thể ược liên kết với các nguồn dữ liệu như:

Cơ sở dữ liệu hoặc truy vấn

+ WPF Designery

Tính năng này cũng giống như Windows Forms Designer có công dụng hỗ trợ kéo và thả ẩn dụ Sử dụng tương tác giữa người và máy tính nhắm mục tiêu vào Windows Presentation Foundation

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 15

Hình 2.9 Giao diện của Microsoft SQL Sever 2017

SQL Server là viết tắt của Structure Query Language, nó là một công cụ quản

lý dữ liệu ược sử dụng phổ biến ở nhiều lĩnh vực Hầu hết các ngôn ngữ bậc cao ều

có trình hỗ trợ SQL như Visual Basic, Oracle, Visual C Các chương trình ứng dụng

và các công cụ quản trị cơ sở dữ liệu (CSDL) cho phép người sử dụng truy nhập tới

cơ sở dữ liệu mà không cần sử dụng trực tiếp SQL Nhưng những ứng dụng ó khi chạy phải sử dụng SQL

 Đặc iểm của SQL Server

- SQL là ngôn ngữ tựa tiếng Anh

- SQL là ngôn ngữ phi thủ tục, nó không yêu cầu ta cách thức truy nhập cơ sở

dữ liệu như thế nào Tất cả các thông báo của SQL ều rất dễ sử dụng và ít khả năng mắc lỗi

- SQL cung cấp tập lệnh phong phú cho các công việc hỏi áp dữ liệu

+ Chèn, cập nhật, xoá các hàng trong một quan hệ

+ Tạo, sửa ổi, thêm và xoá các ối tượng trong cơ sở dữ liệu

+ Điều khiển việc truy nhập tới cơ sở dữ liệu và các ối tượng của cơ sở dữ liệu ể ảm bảo tính bảo mật của cơ sở dữ liệu

+ Đảm bảo tính nhất quán và sự ràng buộc của cơ sở dữ liệu

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 16

+ Yêu cầu duy nhất ể sử dụng cho các hỏi áp là phải nắm vững ược các cấu trúc

sơ sở dữ liệu của mình

 Đối tượng làm việc của SQL Server

Là các bảng (tổng quát là các quan hệ) dữ liệu hai chiều Các bảng này bao gồm một hoặc nhiều cột và hàng Các cột gọi là các trường, các hàng gọi là các bản ghi Cột với tên gọi và kiểu dữ liệu (kiểu dl của mỗi cột là duy nhất) xác ịnh tạo nên cấu trúc của bảng (Ta có thể dùng lệnh Desc[ribe] TABLE-name ể xem cấu trúc của bảng, phần tuỳ chọn có thể ược bỏ trong Oracle) Khi bảng ã ược tổ chức hệ thống cho một mục ích nào ó có một cơ sở dữ liệu

 Phần mềm TIA Portal

Hình 2.10 Giao diện của phần mềm TIA Portal V13

TIA Portal (Total Intergrated Automation Portal) là phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ tự ộng hóa và truyền ộng iệ n: PLC, HMI, Inverter của Siemens

Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, lần ầu làm quen thì rất rối mắt bởi rất nhiều tính năng và tác vụ của nó, nhưng khi làm quen nhiều rồi thí úng là rất tiện, tất cả trong một Tất cả các bộ iều khiển PLC, HMI, Inverter ều ược cấu hình trên TIA Portal V13, tạo ra sự nhất quán trong việc lập trình, cấu hình sản phẩm Các gói phần mềm có trong TIA Portal

– SIMATIC STEP7 Professional V13 và SIMATIC STEP7 V13 PLCSIM dùng

ể lập trình và mô phỏng PLC S7-1200, S7-300, S7-400

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 17

– SIMATIC WinCC Professional V13: Lập trình giao diện HMI và IPC

– SIMATIC Start Driver V13: Cấu hình biến tần Siemens

 Phần mềm Arduino IDE

Hình 2.11 Giao diện của phầm mềm Arduino IDE 1.8.5

Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino ược lập trình bằng ngôn ngữ riêng Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring ược viết cho phần cứng Và Wiring lại là một biến thể của C/C++ Một số người gọi nó là Wiring, một số khác thì gọi là C hay C/C++

và ội ngũ phát triển Arduino gọi là ngôn ngữ Arduino Ngôn ngữ Arduino bắt nguồn từ C/C++ phổ biến hiện nay do ó rất dễ học, dễ hiểu Để lập trình cũng như gửi lệnh

và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm phát triển dự án này ã cũng cấp ến cho người dùng một môi trường lập trình Arduino ược gọi là Arduino IDE (Intergrated Development Environment)

Arduino IDE là phần mềm dùng ể lập trình cho Arduino Môi trường lập trình Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay là Windows, Macintosh OSX và Linux Do có tính chất nguồn mở nên môi trường lập trình này hoàn toàn miễn phí và có thể mở rộng thêm bởi người dùng có kinh nghiệm Ngôn ngữ lập trình có thể ược mở rộng thông qua các thư viện C++ Và do ngôn ngữ lập trình này dựa trên nền tảng ngôn ngữ C của AVR nên người dùng hoàn toàn có thể nhúng thêm code viết bằng AVR vào chương trình nếu muốn

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 18

2.3 Giới thiệu phần cứng

Với ề tài này, nhóm sẽ sử dụng một số thiết bị phần cứng sau

- Thiết bị xử lý trung tâm: PLC

- Thiết bị ầu vào: thiết bị ọc thẻ RFID, camera, cảm biến quang, cô ng tắc hành

trình

- Thiết bị ầu ra: Động cơ DC giảm tốc (có hộp số), rơ le trung gian

2.3.1 Thiết bị xử lý trung tâm – PLC [6*]

PLC thích hợp nhất cho iều khiển logic (thay thế các rơle), song cũng có chức năng iều chỉnh (như PID, .) và các chức năng tính toán khác Lúc ầu, PLC chủ yếu ược ứng dụng trong các ngành công nghiệp chế tạo, iều khiển các qu á trình rời rạc Trong các hệ SCADA, PLC phát huy ược nhiều ưu iểm và thế mạnh Lịch sử phát triển của PLC như sau:

công nghiệp ô-tô (128 DI/DO, 1kByte bộ nhớ)

- 1976: Lần ầu tiên sử dụng trong hệ thống phân cấp iều khiển dây chuyền sản xuất

PLC với 8192 I/O (lớn nhất)

- 1996: Slot-PLC, Soft-PLC,

PLC có những ưu iểm mà các bộ iều khiển cổ iển dùng dây nối và rơ-le không thể nào sánh ược:

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 19

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

- Gọn nhẹ nên thuận lợi khi di chuyển, lắp ặt

- Dễ bảo quản, sửa chữa

- Bộ nhớ có dung lượng lớn, nạp xóa dễ dàng, chứa ược những chương trình phức tạp

- Độ chính xác cao

- Khả năng xử lý nhanh

- Hoạt ộng tốt trong môi trường công nghiệp

- Giao tiếp ược với nhiều thiết bị, máy tính, mạng và các thiết bị iều khiển khác

Hình 2.12 Một số loại PLC thông dụng

 Cấu trúc của PLC

Cấu trúc cơ bản của một PLC bao giờ cũng gồm các thành phần cơ bản sau:

- Thiết bị lập trình

Ngoài các mô un chính như trên, PLC còn có các mô un phụ trợ như mô un giao tiếp mạng, truyền thông, mô un ghép nối các mô un chức năng ể xử lý tín hiệu như

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 20

mô un kết nối với các can nhiệt, mô un iều khiển ộng cơ bước, mô un kết nối với encoder, mô un ếm xung vào, …

 Phân loại

- Theo hãng sản xuất: Siemens, Ormon, Misubishi, Alenbratlay,… -

Theo phiên bản:

+ PLC Siemens có các họ như S7-200, S7-300, S7-400, s7-1200, s7-1500…

+ Misubishi có các họ như Alpha, Fx, Fx0, Fx0N,Fx1N,Fx2N,… -

Theo số lượng các ầu vào/ra ta có thể phân PLC thành bốn lo ại sau:

+ Micro PLC là loại có dưới 32 kênh vào/ra

+ PLC nhỏ có ến 256 kênh vào/ra

+ PLC trung bình có ến 1024 kênh vào/ra

+ PLC có ến trên 1024 kênh vào/ra

 Nguyên lý hoạt ộng

Trạng thái ngõ vào của PLC ược phát hiện và ược lưu vào bộ nhớ ệm, (bộ nhớ trong PLC gồm các thành phần như sau: ROM, EPROM, EEOROM PLC) thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái, ngõ

ra ược cập nhật và lưu vào bộ nhớ ệm Sau ó, trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ ệm ược dùng ể óng/mở các tiếp iểm kích hoạt các thiết bị tương ứng Như vậy, tất cả hoạt ộng của các thiết bị ược iều khiển hoàn toàn tự ộng theo chương trình trong bộ nhớ Chương trình ược truyền nạp vào PLC thông qua những thiết bị lập trình chuyên dụng

) CPU (

NG RA OUTPUT

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 21

 Ứng dụng

Nhờ họat ộng theo chương trình nên PLC có thể ược ứng dụng ể iều khiển nhiều thiết bị máy móc khác nhau Chỉ cần thay ổi chương trình iều khiển và cách kết nối thì chính PLC ó ể iều khiển thiết bị, hay máy móc khác Cũng như vậy, nếu muốn thay ổi quy luật hoạt ộng của máy móc, thiết bị hay hệ thống sản xuất tự ộng, rất ơn giản, chỉ cần thay ổi chương trình iều khiển Các ối tượng mà PLC có thể iều khiển ược rất a dạng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt,… ến các hệ thống phức tạp như: băng tải, hệ thống chuyển mạch tự ộng (ATS), thang máy, dây chuyền sản xuất,…

2.3.2 Cảm biến quang [7*]

 Giới thiệu

Cảm biến quang iện (Photoelectric Sensor) thực chất chúng là do các linh kiện quang iện tạo thành Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay ổi tính chất Tín hiệu quang ược biến ổi thành tín hiệu iện nhờ hiện tượng phát xạ iện tử ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào Từ

ó cảm biến sẽ ưa ra ầu ra ể tác ộng theo yêu cầu công nghệ

Cảm biến quang iện có những ưu iểm sau:

– Phát hiện vật thể nhưng không cần tiếp xúc với vật thể ó (Phát hiện từ xa) – Phát hiện ược từ khoảng cách xa

– Ít bị hao mòn, có tuổi thọ và ộ chính xác, tính ổn ịnh cao

– Phát hiện nhiều vật thể khác nhau

– Thời gian áp ứng nhanh, có thể iều chỉnh ộ nhạy theo ứng dụng

– Bộ thu sáng

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 22

Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (transistor quang) Bộ phận này cảm nhận ánh sáng và chuyển ổi thành tín hiệu iện tỉ lệ Hiện nay nhiều loại cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC (Application Specific Integrated Circuit) Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch ại, mạch xử lý

và chức năng vào một vi mạch (IC)

Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếch tán)

– Mạch tín hiệu ra

Mạch ngõ ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ transistor quang/ ASIC thành tín hiệu On/ Off ược khuếch ại Khi lượng ánh sáng thu ược vượt quá mức ngưỡng ược xác ịnh, tín hiệu ra của cảm biến ược kích hoạt Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp iểm rơ le vẫn khá phổ biến, ngày nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN)

Hình 2.14 Cấu trúc của cảm biến quang iện 

Phân loại

– Cảm biến quang thu phát (Through-beam sensor)

– Cảm biến quang phản xạ gương (Retro – reflection sensor)

– Cảm biến quang khuếch tán (Diffuse reflection sensor)

 Ứng dụng

Cảm biến quang óng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tự ộng hóa Ứng dụng chủ yếu của cảm biến quang là dùng ể phát hiện nhiều dạng vật thể

khác nhau, phát hiện o lường khoảng cách hay phát hiện tốc ộ của ối tượng,…

 Các loại cảm biến quang thường dùng

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 23

– Cảm biến quang Omron: E3F3, E3X, E3Z, E3Z-L, E3Z-G, E3X-DA-S,

E3JK,…

– Cảm biến quang Hanyoung: PS, PY, PZ1, PL-D, PE, PW, PN, PTX,

– Cảm biến quang Autonics

– Cảm biến quang Sick – Cảm biến quang IFM

– Cảm biến quang Keyence

– Cảm biến quang Yamatake

– Cảm biến quang Sunx

– Cảm biến quang Carlo Gavazzi

Hình 2.15 Một số loại cảm biến quang thường dùng

2.3.3 Công tắc hành trình [8*]

 Giới thiệu

Công tắc hành trình là thiết bị dùng ể giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển ộng khác Có chức năng óng mở, ược ặt tại một vị trí nhất ịnh trên ường hoạt ộng của một dòng iện hay một ộng cơ nào ó mà ến vị trí của công tắc sẽ có sự thay ổi xảy ra

Có thể tắt, có thể chuyển hướng, có thể quay và có thể chuyển hóa ược từ ộng cơ thành tín hiệu

Công tắc hành trình khác với công tắc thông thường ó là không duy trì ược trạng thái cố ịnh, tức là nếu không có tác ộng nữa thì công tắc sẽ trở về trạng thái ban

ầu Có thể lấy ví dụ ơn giản cho các bạn có thể hình dung ó là công tắc hành trình trong các tủ lanh, khi mở cửa ra èn sáng, khi óng cánh tủ lại thì èn tắt,…

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 24

 Cấu tạo

Vì là một loại công tắc nên nó có ầy ủ các bộ phận của một công tắc iện bình thường Ngoài ra có thêm 1 bộ phận ó là cần tác ộng Công tắc hành trình là loại công tắc có 3 chân Chân COM, chân tạo với chân COM thành tiếp iểm NC (thường óng), chân còn lại tạo với chân COM thành tiếp iểm NO (thường mở)

 Phân loại

Có nhiều chủng loại công tắc hành trình tùy theo ứng dụng riêng biệt có thể phù

hợp với từng ứng dụng về kích thước, chức năng, và môi trường hoạt ộng

– Theo hãng sản xuất: Omron, Hanyoung,…

– Theo kiểu dáng: dạng gạt, dạng nhấn, dạng kéo và treo, thường óng thường mở, công tắc quang,…

– Theo tác ộng: công tắc hành trình cần tăng ưa, công tắc hành trình cần phải kéo, công tắc hành trình cần lò xo,…

 Ứng dụng

Công tắc hành trình ược ứng dụng rất rộng rãi trong mọi ngành nghề sản xuất như ngành xây dựng, khai thác khoáng sản, khai thác than á, các ngà nh công nghiệp nặng, thiết bị nâng, thiết bị bán tải ể có thể kiểm soát ược tốc ộ, hành trình, an toàn

Hình 2.16 Một số

loại công tắc hành trình thông dụng

2.3.4 Rơ le trung gian [9*]

 Giới thiệu