THIẾT kế và THI CÔNG mô HÌNH hệ THỐNG rửa XE tự ĐỘNG DÙNG PLC s7 1200, điều KHIỂN và GIÁM sát TRÊN WINCC

Các công nghệ sử dụng tong hệ thông dùng sử dụng kết hợp PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC và HMI để điều khiển, lập trình và giám sát hệ thống rửa xe tự động và các phương án thiết kế CH

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

TÓM TẮT

Tên đề tài: “Thiết kế và thi công mô hình hệ thống rửa xe tự động dùng PLC

S7-1200, điều khiển và giám sát trên Win CC”

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh

Mã SV : 1811505520102 Lớp: 18TDH1

Đời sống con người ngày càng được cải thiện và lượng xe ngày càng tăng cao nhu cầu vệ sinh xe ngày càng tăng cao Rửa xe hằng ngày, hằng tuần là một việc không thể thiếu đối với chủ của các xe Rửa xe mất khá nhiều thời gian và khá mất sức nếu rửa bằng tay

Trong đó, việc giữ cho chiếc xe luôn được sạch sẽ là việc làm không thể bỏ qua Bụi bẩn bám lâu ngày sẽ gây bẩn, để thời gian lâu dễ bị hao mòn, dễ bị rỉ sét các chi tiết kim loại của xe, bị hư hại lớp sơn trên bề mặt xe, … Thường xuyên rửa xe là một cách hiệu quả và tốt nhất mà bạn có thể làm để bảo vệ và duy trì chiếc xe của chúng ta luôn giữ được trạng thái sạch và mới như ban đầu Rửa xe thường xuyên chỉ đơn giản là đánh bay tất cả các bụi bẩn bám bên ngoài mang lại ngoại hình đẹp cho chiếc xe, mà nó còn giúp bảo vệ xe, kéo dài tuổi thọ của một số bộ phận trên xe

Bài báo cáo này trình bày quá trình nghiên cứu “Thiết kế và thi công mô hình hệ thống rửa xe tự động dùng PLC S7-1200, điều khiển và giám sát trên Win CC” Sử dụng PLC 1214C DC/DC/DC để điều khiển và giám sát

Báo cáo gồm các nội dung chính sau:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG

Tổng quan về hệ thống rửa xe tự động có bao nhiêu loại nêu ra một số mô hình Nguyên lý hoạt động của hệ thống sẽ hoạt động như thế nào Các công nghệ sử dụng tong hệ thông dùng sử dụng kết hợp PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC và HMI

để điều khiển, lập trình và giám sát hệ thống rửa xe tự động và các phương án thiết kế CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM TIA PORTA Giới thiệu về các loại PLC cách sử dụng, các khối hàm, bộ đếm, vùng nhớ, các module đặc biệt và các vùng địa chỉ Giới thiệu về PLC các module tín hiệu và các bảng

lý của các thiết bị được sử dụng trong hệ thống Vẽ sơ đồ đấu nối các thiết bị lại với nhau giữa PLC và các thiết bị Thiết kế tủ điện, nút nhất và các linh kiện bố trí trên mô hình Quá trình hoàn thiện mô hình

CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG

Nêu thông tin bảng phân công đầu vào đầu ra, giản đồ thời gian hoạt động của các chế độ sẽ hoạt động như thế nào Giới thiệu về các lưu đồ thuật toán hoạt động như thế nào Quá trình thiết kế và giao diện Wincc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Mã SV: 1811505520102

Nguyễn Trung Kiên Mã SV: 1811505520125

1 Tên đề tài:

“Thiết kế và thi công mô hình hệ thống rửa xe tự động dùng PLC S7-1200,

điều khiển và giám sát trên Win CC”

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- PLC S7-1200, động cơ, cảm biến hồng ngoại…

- Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 Với TIA Portal”, năm 2019, nhà xuất bản khoa học - kỹ thuật

3 Nội dung chính của đồ án:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống rửa xe tự động

Chương 2: Giới thiệu về PLC S7-1200 và phần mềm TIA Portal

Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình rửa xe tự động

Chương 4: Chương trình điều khiển và giám sát hệ thống rửa xe tự động

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

4 Các sản phẩm dự kiến

- Mô hình điều khiển và giám sát hệ thống rửa xe tự động dùng PLC S7-1200

- Báo cáo thuyết minh đề tài

- Chương trình điều khiển hệ thống trên TIA Portal

5 Ngày giao đồ án: 21/02/2022

6 Ngày nộp đồ án: 30/05/2022

Đà Nẵng, ngày 21 tháng 02 năm 2022

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của xã hội, con người mong muốn cuộc sống của mình ngày càng tiện lợi, được sử dụng các dịch vụ tốt nhất, nhanh nhất và tiết kiệm nhất Đối với các nước đang phát triển công nghệ tự động hóa được áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có thể kể đến những ứng dụng thực tế trong cuộc sống hằng ngày là: “Rửa xe tự động”, “Hệ thống phân loại sản phẩm” với “Hệ Thống rửa xe tự động” không thể thiếu ở các nước đang phát triển với mật độ ô tô lớn Mô hình rửa xe ra đời góp phần sự chuyên nghiệp hơn trong dịch vụ rửa xe, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cao của cuộc sống công nghiệp là sự tiện lợi và nhanh chóng, nhưng cũng không kém phần hiệu quả so với các dịch vụ cổ điển

Đối với nước ta thì dịch vụ này còn khá mới chỉ được áp dụng những năm gần đây Chưa được áp dụng rộng rãi, nhưng trong tương lai, cùng với xu thế phát triển chung trên thế giới Nước ta sẽ ngày càng phát triển Đất nước phát triển gắn liền với giao thông vận tải phát triển, đời sống vật chất ngày càng nâng cao Dẫn đến sự xuất hiện ngày càng nhiều xe ô tô, thay thế dần xe gắn máy, trả lại bộ mặt đường phố hiện đại và sạch đẹp Bên cạnh đó các thiết bị sử dụng trong dịch vụ rửa xe chuyên nghiệp hơn Cuộc sống mọi người trở nên bận rộn hơn thì nhu cầu rửa xe nhanh là tất yếu, bởi

họ xem thời gian là “vàng” mà chỉ có nhà Rửa Xe Tự Động mới đáp ứng được vì cùng một thời điểm nó có thể rửa được nhiều xe Tiết kiệm rất nhiều thời gian cho những người năng bận rộn Khi được giao làm đề tài này em mong muốn với những kiến thức

mà bản thân tiếp thu được sẽ được áp dụng vào thực tế

Mô hình của em được xây dựng từ các mô hình tham khảo trên mạng Vì kiến thức còn hạn chế và thời gian tìm hiểu cũng không nhiều nên đồ án của em chưa thể phát huy hết ý tưởng của em vào trong mô hình rất hay này Mô hình “Hệ thống rửa xe

tự động” rất phức tạp về cơ khí và rất khó để thể hiện Ở đây em xin đưa ra một mô hình thu nhỏ của hệ thống và vì vậy mà hiệu quả sẽ không cao Rất mong được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa đặc biệt là sự giúp đỡ của cô Phan Thị Thanh Vân người

đã hướng dẫn em thực hiện đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

CAM ĐOAN

Nhóm chúng em xin cam đoan rằng đề tài “Thiết kế và thi công mô hình hệ thống rửa xe tự động dùng PLC S7-1200, điều khiển và giám sát trên Win CC” được tiến hành một cách minh bạch, công khai Mọi thứ được dựa trên sự cố gắng cũng như sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ không nhỏ từ cô “Phan Thị Thanh Vân” và thầy cô trong khoa

Các số liệu và kết quả nghiên cứu được đưa ra trong đồ án là hoàn toàn trung thực và không sao chép hay sử dụng kết quả của bất kỳ đề tài nghiên cứu nào tương tự Nếu như phát hiện rằng có sự sao chép kết quả nghiên cứu các đề tài khác bản thân tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Lời nói đầu i

Cam đoan ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng, hình ảnh vi

Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG 3

1.1 Tổng quan về hệ thống 3

1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 7

1.3 Các công nghệ sử dụng trong hệ thống 8

1.4 Phương án thiết kế 10

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL 12

2.1 Tổng quan về PLC 12

2.1.1 Sự lựa chọn cho hệ thống nhỏ và vừa 14

2.1.2 Chế độ bảo mật của PLC S7-1200 16

2.1.2.1 độ bảo mật về quyền truy cập vào CPU và khối hàm 16

2.1.2.2 Chế độ Know – how Protection 17

2.1.2.3.Chế độ Copy Protection 17

2.1.3 Một số dòng CPU S7-1200 thông dụng 18

2.1.4 Khối hàm, bộ định thì, bộ đếm PLC S7-1200 21

2.1.4.1 Module xử lý trung tâm CPU 22

2.1.4.2 Module tín hiệu SM 22

2.1.4.3 Module xử lý truyền thông 22

2.1.5 Module nguồn cung cấp Power module 23

2.1.6 Các module đặc biệt và Board tín hiệu 23

2.1.7 Vùng nhớ, địa chỉ và kiểu dữ liệu trong PLC S7 -1200 24

2.1.8 Kiểu dữ liệu của S7 – 1200 25

2.1.9 Vùng nhớ địa chỉ 26

2.2 Giới thiệu về PLC S7-1200 28

2.2.1 Các bảng tín hiệu 31

2.2.2 Các module tín hiệu 32

2.2.3 Các module truyền thông 32

2.2.4 STEP 7 Basic 32

2.2.5 Các bảng hiển thị 36

2.3 Giới thiệu về phần mềm TIA Porta 38

2.3.1 Giới thiệu 38

2.3.2 Cách lập trình trong TIA Portal V16 38

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH RỬA XE TỰ ĐỘNG 45

3.1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống 45

3.2 Thiết kế phần cứng 46

3.2.1 Sơ đồ khối 46

3.2.2 Lựa chọn thiết bị 46

3.2.2.1 PLC S7-1200 46

3.2.2.2 Driver điều khiển động cơ bước 47

3.2.2.3 Động cơ step 48

3.2.2.4 Cảm biến hồng ngoại 49

3.2.2.5 Rơle 50

3.2.2.6 Nút nhấn la38/203-209b tự nhả 50

3.2.2.7 Đèn báo trạng thái 51

3.2.2.8 Bèn báo 51

3.2.2.9 Nguồn tổ ong 51

3.2.2.10 Mạch hạ áp 52

3.2.3 Sơ đồ đấu nối 53

3.3 Thi công mô hình hệ thống 55

3.3.1 Thiết kế phần mềm 55

3.3.2 Thi công phần cứng 58

3.3.3 Mô hình sau khi hoàn thiện 60

CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG 64

4.1 Bảng phân công đầu vào đầu ra 64

4.2 Giản đồ thời gian 65

4.3.1 Lưu đồ chọn chế độ 66

4.3.2 Lưu đồ Auto 67

4.3.3 Lưu đồ khối manual 68

4.4 Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên WinCC 70

KẾT LUẬN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH ẢNH

BẢNG 2 1 Mức độ bảo mật của CPU 16

BẢNG 2 2 Thông tin về CPU 1211C/1212C 18

BẢNG 2 3 Thông tin về CPU 1214C/1215C 20

BẢNG 2 4 Khối hàm, bộ định thì, bộ đếm của PLC S7-1200 21

BẢNG 2 5 Kiểu dữ liệu của PLC S7-1200 25

BẢNG 2 6 Bảng phân loại vùng nhớ PLC S7-1200.[4] 27

BẢNG 2 7 Bảng thông số CPU 29

BẢNG 2 8 Bảng thông số các module 30

BẢNG 3 1 Thông số kỹ thuật PLC S7-12001214C DC/DC/DC 47

BẢNG 3 2 Bảng step 48

BẢNG 3 3 Bảng thiết bị 60

BẢNG 4 1 Bảng phân công đầu vào 64

BẢNG 4 2 Bảng phân công đầu ra 64

HÌNH 1 1 Hệ thống rửa xe 3

HÌNH 1 2 Hệ thống rửa xe tự động 4

HÌNH 1 3 Hệ thống rửa xeCT-919d 4

HÌNH 1 4 Hệ thống rửa xe CT-818 5

HÌNH 1 5 Hệ thống rửa xe 740 6

HÌNH 1 6 Hệ thống rửa xe ngoài trời 7

HÌNH 1 7 hình ảnh minh họa hệ thống 8

HÌNH 1 8 Hình ảnh minh họa 8

HÌNH 1 9 Hệ thống xịt vòi áp suất 9

HÌNH 1 10 Hệ thống rửa xe dùng PLC 9

HÌNH 1 11 Hệ thống rửa xe tự động dùng Arduino 10

HÌNH 1 12 Hình ảnh minh họa hệ phương án 1 10

HÌNH 1 13 Hình ảnh minh họa hệ phương án 2 10

HÌNH 1 14 Hình ảnh minh họa hệ phương án 3 11

HÌNH 2 1 Hình ảnh về PLC 12

HÌNH 2 2 Hình ảnh về plc-logo 13

HÌNH 2 7 Vị trí của các PLC S7 sắp xếp theo ứng dụng 15

HÌNH 2 8 Các thành phần 15

HÌNH 2 9 Hình ảnh chế độ bảo mật 16

HÌNH 2 10 Hình ảnh define Password 17

HÌNH 2 11 Hình ảnh Copy Protection 17

HÌNH 2 12 Các bộ phận PLC 28

HÌNH 2 13 Cấu trúc PLC 31

HÌNH 2 14 Bản tín hiệu PLC 31

HÌNH 2 15 Các tín hiệu PLC 32

HÌNH 2 16 Các module PLC 32

HÌNH 2 17 Dao diện mở ứng dụng 33

HÌNH 2 18 Dao diện chọn PLC 33

HÌNH 2 19 Các kiểu trợ giúp 34

HÌNH 2 20 Tìm kiếm thông tin 35

HÌNH 2 21 Hình ảnh lưu ý 36

HÌNH 2 22 KTP 400 basic PN 37

HÌNH 2 23 KTP 600 Basic PN 37

HÌNH 2 24 KTP 1000 Basic PN 37

HÌNH 2 25 TP 1500 Basic PN 38

HÌNH 2 26 Biểu tượng TIA Portal V16 38

HÌNH 2 27 Giao diện khởi động TIA Portal V16 39

HÌNH 2 28 Tạo Project mới 39

HÌNH 2 29 Add CPU 40

HÌNH 2 30 Giao diện cấu hình PLC S7-1200 40

HÌNH 2 31 Thiết lập địa chỉ IP cho PLC 40

HÌNH 2 32 Các địa chỉ I/O của CPU đang sử dụng 41

HÌNH 2 33 Giao diện lập trình 41

HÌNH 2 34 Nạp chương trình cho PLC_1 42

HÌNH 2 35 Nạp chương trình cho PLC_1 42

HÌNH 2 36 Nạp chương trình cho PLC_2 42

HÌNH 2 37 Nạp chương trình cho PLC_3 43

HÌNH 2 38 Nạp chương trình cho PLC_4 43

HÌNH 2 39 Nạp chương trình cho PLC_5 44

HÌNH 2 40 Xem chương trình chạy trên máy tính 44

HÌNH 3 1 Sơ đồ khối 46

HÌNH 3 2 PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC 46

HÌNH 3 3 Driver điều khiển động cơ bước TB6600 47

HÌNH 3 4 Động cơ bước 48

HÌNH 3 5 Cảm biến hông ngoại 49

HÌNH 3 6 Hình ảnh role 50

HÌNH 3 7 Hình ảnh nút nhấn 50

HÌNH 3 8 Hình ảnh nút nhấn 51

HÌNH 3 9 Đèn báo 51

Hình 3 10 Nguồn tổ ong 52

HÌNH 3 11 Mạch hạ áp 52

HÌNH 3 12 Hình ảnh sơ đồ đấu nối 53

HÌNH 3 13 Hình ảnh sơ đồ đấu nối động cơ 54

HÌNH 3 14 Hình ảnh sơ đồ đấu nối nút nhấn 54

HÌNH 3 15 Sơ đồ bố trí tủ điện 55

HÌNH 3 16 Sơ đồ bố trí tủ điện 56

HÌNH 3 17 Sơ đồ bố trí linh kiện 57

HÌNH 3 18 Thi công phần khung mô hình 58

HÌNH 3 19 Thi công phần tủ điện 59

HÌNH 3 20 Hình ảnh bên ngoài tủ điện 61

HÌNH 3 21 Hình ảnh mô hình 62

HÌNH 3 22 Hình ảnh bên trong tủ điện 63

HÌNH 4 1 Giản đồ thời gian 65

HÌNH 4 2 Giản đồ thời gian 65

HÌNH 4 3 Sơ đồ chọn chế độ 66

HÌNH 4 4 Sơ đồ chế độ Auto 67

HÌNH 4 5 Sơ đồ điều khiển động cơ 68

HÌNH 4 6 sơ đồ điều khiển động cơ step 69

HÌNH 4 7 Hình TIA portal V16 70

HÌNH 4 8 Chọn file 70

HÌNH 4 9 Mở file 70

HÌNH 4 10 Mở chọn HMI 71

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU:

: Bắt đầu và kết thúc chương trình

: Điều kiện rẽ nhánh

: Xử lý chương trình

: Luồng xử lý

CHỮ VIẾT TẮT:

PLC : Programmable Logic Controller – Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được

I/O : Input/output – vào/ra

DI : Digital input là các đầu vào của PLC

DQ : Digital ouput là các đầu ra của PLC

HMI : Human Machine Interface - màn hình hiển thị

WinCC : Windows Control Center là một phần mềm của hãng siemens

RO : Reverse osmosis - một quy trình công nghệ dùng để sản xuất nước sạch cho dân dụng

ISO : International Organization for Standardization là tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế

PROFINET : Process Field Net là một tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp để truyền dữ liệu qua Ethernet công nghiệp

AC : Điện xoay chiều (AC, tiếng Anh: alternating current)

DC : DC có thể là: DC: dòng điện một chiều (tiếng Anh: Direct Current)

MỞ ĐẦU

1 Mục đích thực hiện đề tài

Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam số lượng xe ô tô ngày càng tăng rất nhanh Ngoài việc nâng cao tính công nghệ và các tính năng của xe để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng thì việc bảo dưỡng, sửa chữa và chăm sóc xe cũng hết sức cần thiết

Trong đó, việc giữ cho chiếc xe luôn được sạch sẽ là việc làm không thể bỏ qua Bụi bẩn bám lâu ngày sẽ gây ăn mòn, hoen gỉ các chi tiết kim loại của xe, hủy hoại lớp sơn trên bề mặt xe, … Thường xuyên rửa xe là cách tốt nhất mà bạn có thể làm để bảo

vệ và duy trì chiếc xe của bạn luôn giữ được trạng thái sạch và mới như ban đầu Rửa

xe thường xuyên chỉ đơn thuần mang lại ngoại hình đẹp cho chiếc xe, mà nó còn giúp bảo vệ xe, kéo dài tuổi thọ của một số bộ phận trên xe Tuy nhiên, hiện nay tại nước ta những phương pháp rửa xe vẫn chưa mang lại hiệu quả cao

2 Mục tiêu đề tài

Mục tiêu của đề tài “Thiết kế và thi công mô hình hệ thống rửa xe tự động dùng PLC S7-1200, điều khiển và giám sát trên Win CC” Là nắm rõ nguyên lí hoạt động của cảm biến, với ngôn ngữ PLC và phần mềm TIA Portal

Để nâng cao hiệu quả cũng như tính năng công nghệ của việc sử dụng các thiết

bị vào hệ thống rửa xe ô tô tự động phù hợp với điều kiện Đưa ra các phương án rửa xe

tự động khác nhau, thiết lập một phương án tối ưu nhất sử dụng phù hợp ở nước ta

3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Ứng dụng vào rửa xe tự động vào đời sống hằng ngày của người dân, cải thiện được thời gian chờ đợi sửa xe Như những dịch vụ khác để đáp ứng nhu cầu của người dân Nhóm em chủ yếu nghiên cứu về PLC S7-1200 và các cảm biến hồng ngoại

Tìm hiểu, nghiên cứu các kiến thức đã được thầy cô và các đàn anh khóa trước truyền thụ lai Cùng với sự hỗ trợ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn và cùng với sự tìm hiểu của nhóm về mô hình rửa xe tự động ở trên mạng cùng nhiều tài liệu tham khảo khác Nên nhóm em chọn đề tài rửa xe tự động để hoàn thành đồ án tốt nghiệp

5 Ý nghĩa thực hiện đề tài

Nước ta sẽ ngày càng phát triển Đất nước phát triển gắn liền với giao thông vận tải phát triển, đời sống vật chất nâng cao Dẫn đến sự xuất hiện ngày càng nhiều xe ô tô, thay thế dần xe gắn máy, trả lại bộ mặt đường phố hiện đại và sạch đẹp Bên cạnh đó các thiết bị sử dụng trong dịch vụ rửa xe chuyên nghiệp hơn Cuộc sống mọi người trở nên nhanh hơn thì nhu cầu rửa xe nhanh là tất yếu, bởi họ xem thời gian là “vàng” mà chỉ có nhà Rửa Xe Tự Động mới đáp ứng được vì cùng một thời điểm nó có thể rửa được nhiều xe Tiết kiệm rất nhiều thời gian cho những người bận rộn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG

1.1 Tổng quan về hệ thống

Hệ thống rửa xe tự động là: một chuỗi các thiết bị chuyên dụng phục vụ cho quá trình vệ sinh xe một cách toàn diện, bao gồm: khung sườn, vòi phun nước, bình xịt, Các bộ phận này có sự liên kết chặt chẽ với nhau, không có thể tách rời và các bước vệ sinh đều được lập trình sẵn để có thể tự động vận hành Quá trình sử dụng chỉ cần từ một đến hai nhân công quan sát, điều khiển và vận hành máy

Hệ thống rửa xe ô tô bán tự động giúp giảm số lượng nhân viên để rửa xe, chi phí

và thời gian xịt gầm Ví dụ đơn giản để chứng minh cho điều này có thể diễn giải như sau: Khi bạn sử dụng cầu nâng 1 trụ để nâng xe hỗ trợ công việc rửa xe, những người thợ sẽ phải xịt nước 1 rửa ở bên ngoài phần thân xe và gầm xe 1 lần để làm sạch bớt lớp bụi bẩn, đất đá Với hệ thống rửa này thì bước làm này không cần thiết vì được thiết kế

hệ thống các vòi xịt xung quanh thân xe và đi kèm hệ thống xịt rửa gầm xe áp lực mạnh Ngoài ra hệ thống rửa xe này còn trang bị thêm một số vòi xịt bọt tuyết toàn bộ xe để quy trình làm sạch hiệu quả hơn Tuy nhiên điểm hạn chế chính là vẫn phải sử dụng phương pháp rửa thủ công bằng tay sau khi phủ lớp bọt tuyết lên xe Hệ thống rửa bán

tự động được đầu tư với mức giá thấp hơn, được phát triển và mở rộng rãi từ khắp các gara chăm sóc, sửa xe chuyên nghiệp [1]

xe này bạn không cần phải thuê thêm nhân công vì tất cả đều được thực hiện hoàn toàn

tự động Ưu điểm của hệ thống này còn nữa đó là thời gian rửa xe khá là nhanh chỉ khoảng 5-6 phút cho một chiếc xe Vì vậy mà những trung tâm rửa xe này thường đón tiếp đón số lượng xe rất lớn, có thể đến rửa cùng 1 lúc thu lại lợi nhuận kinh tế khá cao Chất lượng làm sạch của hệ thống rửa xe ô tô tự động cũng làm hài lòng đa số khách hàng, thời gian rửa xe nhanh chóng, không mất công chờ đợi

HÌNH 1 2 Hệ thống rửa xe tự động Tuy nhiên nhược điểm còn tồn tại của hệ thống rửa tự động này là mức giá khá cao để hoàn thành lắp đặt 1 hệ thống rửa xe ô tô tự động như vậy cần tối thiểu là khoảng

600 triệu đồng Có lẽ đây là mức đầu tư không hề nhỏ với nhiều người đặc biệt là khi phương pháp rửa xe cũ đã quá quen thuộc, để đầu tư như vậy là rất khó khăn

− Tìm hiểu một số hệ thống đã có

+ Hệ thống rửa xe tự động ct-919d

HÌNH 1 3 Hệ thống rửa xeCT-919d

• Nguyên lý rửa: Chổi quay

• Gồm 2 chổi rửa bên hông, 1 chổi rửa nóc xe, 2 chổi rửa bánh xe

• Đảo chiều di chuyển chổi rửa trên ray

• Phun tự động

• Rửa gầm

• Phun xoay để tăng hiệu quả rửa

• Phun áp lực cao điều khiển từ bằng chương trình máy tính

• Truyền chuyển động bằng Thuỷ lực/ Điện/ Khí hoặc bằng xích

• Hệ thống xì khô bằng khí nén

• Công suất 8Kw

• Điểu khiển từ xa, điện 12V, tủ điều khiển 36V

• Lưu lượng nước 120L/ph

• Thời gian rửa trung bình 3 phút/xe

• Tiêu hao tính cho 1 xe: 0.2 Kw Điện, 100L nước

+ Hệ thống rửa xe tự động ct-818

HÌNH 1 4 Hệ thống rửa xe CT-818 Tên sản phẩm: Hệ thống rửa xe tự động CT-818 Hãng sản xuất: Autowash- Trung Quốc dùng model: CT- 818

Kho: Kho của nhà sản xuất

Phạm vi ứng dụng:

• Rửa xe trong thành phố, bụi bám ít ngày, dễ rửa, tốc độ nhanh cho các loại xe du lịch

• Thông số kỹ thuật:

• Nguyên lý rửa: Phun áp lực lớn

• Đảo chiều di chuyển

• Phun tự động

• Rửa gầm

• Phun xoay

• Phun áp lực cao điều khiển từ xa bằng chip vi xử lý

• Truyền chuyển động bằng Thuỷ lực/ Điện/ Khớ hoặc bằng xích

+ Máy rửa xe tự đông diêu khiển DXC(B)-740

Thành phần và thông số máy: Máy rửa xe tự động điều khiển bằng máy vi tính, kiểu phòng Model: DXC(B) - 740

• Lượng nước tiêu thụ: 120lít/chiếc

• Phương thức chuyển động: chuyển động liên tục

• Đường dẫn xe: 10m

• Bàn xoa: + Bàn xoa to: 4 chiếc

+ Bàn xoa nhỏ: 2 chiếc

+ Bàn xoa ngang: 1 chiếc

• Quạt gió: 4 chiếc

• Công suất thiết bị: 28 kw

• Áp suất khí nén: 0.8Mpa

+ Hệ thống rửa xe tự động cb 1/28 karcher dùng ngoài trời

HÌNH 1 6 Hệ thống rửa xe ngoài trời

• Chiều cao làm sạch: 2800mm

• Chiều cao của hệ thống:3700mm

• Chiều ngang của hệ thống bao gồm 2 bàn chải bên: 4035mm

• Lưu lượng nước cấp: 50lít/phút/4-6 bar

• suất 64 KW

• Nguồn điện: 3P, 400V, 50 Hz

• Tốc độ di chuyển của băng chuyền làm sạch: 0-20m/phút với 2 mô tơ truyền lực 0.25kW, IP 66

• Công suất rửa xe tối đa 4 phút/ xe

1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

- Hệ thống rửa xe bằng dây chuyền

Các thiết bị: Chổi lau sườn: 2 chiếc; chổi lau nóc dạng con lăn tròn: 1 chiếc; chổi lau bánh và mép dưới sườn xe: 2 chiếc; dàn phun nước cao áp: 2 dàn; dàn phun dung dịch chất tẩy: 1 dàn; dàn sấy khô: 1 dàn; vòi phun nước cao áp để rửa bánh xe: 2 vòi; thiết bị cảm ứng: 2 cái

Nguyên lý hoạt động: Xe được đưa lên băng tải sau đó nhân viên sẽ ấn nút start băng tải bắt đầu hoạt động Xe được đưa vào gặp cảm biến 1 hệ thống phun nước, hệ thống phun chất tẩy rửa và chổi lau nóc hoạt động Xe được lau nóc và phun làm ướt, khi đi qua hệ thống phun nước sẽ gặp cảm biến 2, cảm biến 2 sẽ mở hệ thống chổi lau bánh, lau sườn, hệ thống phun nước làm sạch và sấy khô hoạt động xe được đưa qua lần

HÌNH 1 11 Hệ thống rửa xe tự động dùng Arduino Nhóm em sử dụng kết hợp PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC và HMI để điều khiển, lập trình và giám sát hệ thống rửa xe tự động

1.4 Phương án thiết kế

Phương án 1: 1 cảm biến để cho máy bơm nước xà bơm xà phòng Một cảm biến cho chổi lau, một cảm biến cho máy bơm nước, một cảm biến sấy khô, một cảm biến để xem xe có sạch hay không Sử dụng dây chuyền để điều khiển quá trình

HÌNH 1 12 Hình ảnh minh họa hệ phương án 1 Phương án 2: Hai cảm biến hoạt động độc lập cho máy bơm nước và máy bơm

xà phòng Một cảm biến cho chổi lau (gồm 3 chổi lau ở 2 bên và phía trên xe) Một cảm biến cho máy bơm xả nước, một cảm biến sấy khô, một cảm biến để xem xe có sạch không Sử dụng dây chuyền để điều khiển quá trình hoạt động

HÌNH 1 13 Hình ảnh minh họa hệ phương án 2 Phương án 3: l cảm biến cho gầm xe và 1 cảm biến cho toàn bộ quá trình Khi xe vào 2 cảm biến hoạt động thì hệ thống xịt gầm Hệ thống xịt nước cho thân và đỉnh xe hoạt động sau đó đến nước xà bông, nước , sấy khô Không sử dụng băng chuyền

HÌNH 1 14 Hình ảnh minh họa hệ phương án 3 Qua khảo sát nhóm em chọn phương án 3 vì: giúp giảm chi phí băng chuyền, tiết kiệm diện tích, giải quyết được vấn đề làm sạch gầm xe Sử dụng vòi xịt áp suất cao để rửa sạch xe bỏ qua bước chổi lai để tiếp kiệm chi phí và thời gian hoạt động của quá trình Mô hình mang lại hình ảnh chuyên nghiệp cho ở các khu đô thị lớn và thích hợp

ở các diện tích nhỏ

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM TIA

PORTAL

2.1 Tổng quan về PLC

Kỹ thuật điều khiển đã được phát triển trong thời gian rất lâu Trước kia việc điều khiển hệ thống chủ yêu do con người thực hiện Gần đây, việc điều khiển được thực hiện nhờ các ứng dụng của ngành điện, thực hiện bằng việc đóng ngắt tiếp điểm Relay Các Relay sẽ cho phép đóng ngắt công suất không cần dùng công tắc cơ khí Ta thường

sử dụng Relay để tạo nên các thao tác điều khiển đóng ngắt logic đơn giản Sự xuất hiện của máy tính đã tạo ra một bước tiến mới trong điều khiển – Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC PLC xuất hiện vào những năm 1970 và nhanh chóng trở thành sự lựa chọn cho việc điều khiển sản xuất

PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển lập trình, được thiết

kế chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà nó có thể thực hiện một loạt các chương trình hoặc sự kiện, sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi

là đầu vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sự kiện được đếm qua bộ đếm Khi một sự kiện được kích hoạt nó sẽ bật ON, OFF hoặc phát một chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài được gắn vào đầu ra của PLC Như vậy nếu ta thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể thực hiện các chức năng khác nhau, trong các môi trường điều khiển khác nhau

HÌNH 2 1 Hình ảnh về PLC

• Phân loại PLC

+ Theo hãng sản xuất

Các nhãn hiệu như Siemens, Omron, Mitsubishi, Schneider, Allen,

Bradley, ABB, Festo,…

2.1.1 Sự lựa chọn cho hệ thống nhỏ và vừa

Bộ điều khiển PLC S7-1200, được sử dụng với sự linh động và khả năng mở rộng phù hợp đối với hệ thống tự động hóa nhỏ và vừa tương ứng với người dung cần Thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ về tập lệnh đã làm cho PLC S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo trong việc điều khiển, chọn lựa phù hợp đối với nhiều ứng dụng khác nhau

Để có thể làm rõ hơn vấn đề chúng ta muốn nói tới, tác giả sử dụng hình ảnh sau đây để minh họa chi tiết về vị trí, vai trò của PLC S7-1200 được siemens giới thiệu

HÌNH 2 7 Vị trí của các PLC S7 sắp xếp theo ứng dụng CPU của PLC S7-1200 được kết hợp với 1 vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các tín hiệu đầu vào/ra, thiết kế theo nền tảng Profinet, các bộ đếm/phát xung tốc độ cao tích hợp trên than, điều khiển vị trí ( motion control ), và ngõ vào analog đã làm cho PLC S7-1200 trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ Sauk hi download chương trình xuống CPU vẫn lưu giữ những logic cần thiết để theo dõi và kiểm soát các thiết bị thông tin trong ứng dụng của người lập trình CPU giám sát ngõ vào và những thay đổi của ngõ ra theo logic trong chương trình người dung, có thể bao gồm các phép toán logic của đại số Boolean, những bộ đếm, bộ định thì, các phép toán phức tạp, và những giao tiếp truyền thông với những thiết

Profinet Ngoài ra, PLC S7-1200 có thể truyền thông Profibus, GPRS, RS485 hoặc RS232 thông qua các module mở rộng

HÌNH 2 8 Các thành phần

1 Nguồn cấp PS

2.1.2 Chế độ bảo mật của PLC S7-1200

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ truy cập vào CPU và chương trình điều khiển

2.1.2.1 độ bảo mật về quyền truy cập vào CPU và khối hàm

CPU cung cấp các cấp độ bảo mật để hạn chế truy cập vào các chức năng cụ thể Khi người dùng cấu hình mức độ bảo mật và mật khẩu cho CPU, người dùng có thể giới hạn các chức năng và vùng nhớ truy cập mà không dùng tới mật khẩu

Mỗi cấp độ cho phép những chức năng nhất định để có thể truy cập mà không cần mật khẩu Chế độ mặc định của CPU là được toàn quyền truy cập và không có mật khẩu bảo vệ Để hạn chế quyền truy cập vào CPU, người dùng cần cấu hình thuộc tính

“Protection” và mật khẩu bảo mật

Mật khẩu bảo vệ không áp dụng cho chương trình sử dụng các chức năng về chuyền thông Truyền thông PLC – PLC (sử dụng những tập lệnh truyền thông với các khối hàm) không bị giới hạn bởi các chế độ bảo mật trong CPU

BẢNG 2 1 Mức độ bảo mật của CPU

được đọc với TIA Portal Muốn toàn quyền truy cập phải có password

toàn quyền truy cập phải có password

toàn quyền truy cập phải có password

Để cấu hình cho chế độ bảo mật và đặt mật khẩu, người dùng có thể thực hiện theo các bước sau: Device configuration → Chọn CPU → Properties → Protection và lựa chế độ bảo mật muốn dùng và đánh mật khẩu (password) sử dụng vào

HÌNH 2 9 Hình ảnh chế độ bảo mật

2.1.2.2 Chế độ Know – how Protection

Chế độ Know – how protection cho phép người dùng ngăn chặn những truy cập trái phép vào các khối hàm, khối tổ chức OB, FB, FC, DB Người dùng có thể tạo những password riêng lẻ để giới hạn truy cập tới các khối hàm Nếu không có password thì người dùng chỉ có thể đọc những thông tin như sau:Tiêu đề khối, comment, và thuộc tính của khối hàm Thông tin về các tham số vào/ra (IN, OUT, IN_OUT, Return) Cấu trúc của chương trình Tag toàn cục trong cross references, tuy nhiên các tag cục bộ sẽ

bị ẩn không quan sát được

OB, FB và FC

Để cấu hình cho chế độ Copy Protection, người dùng có thể thực hiện theo các bước sau: Chọn block nào muốn bảo mật → Properties → protection → Copy Protection Chọn chế độ ẩn vào thẻ nhớ hoặc CPU

Sau đó chọn chế độ Copy Protection và nhập số serial của thẻ nhớ và CPU khi download xuống CPU hoặc thẻ nhớ thẻ nhớ hoặc CPU

Chú ý: Chế độ bảo mật/password là chế độ nhạy cảm do đó người dùng cần chú

ý khi sử dụng những chế độ này

2.1.3 Một số dòng CPU S7-1200 thông dụng

Hiện nay, PLC S7-1200 có nhiều dòng CPU khác nhau như: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C, CPU 1215C, CPU 1217C và đồng thời người dùng có nhiều sự lựa chọn với các nguồn điện áp AC/DC, tín hiệu đầu vào/ra relay/DC …

Tuy nhiên, tùy ứng dụng và chương trình mà người dùng lựa chọn CPU cho phù hợp với cấu hình hệ thống và giá thành để làm cho hệ thống hoạt động tốt nhưng kinh

tế nhất

BẢNG 2 2 Thông tin về CPU 1211C/1212C

BẢNG 2 3 Thông tin về CPU 1214C/1215C

Số lần gọi lồng các khối 16 bắt đầu từ Main hàm

Để tìm hiểu kỹ hơn về PLC S7-1200 chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết hơn về những module phần cứng mà PLC S7-120 hỗ trợ đến người dùng Để từ đó, người dùng có những lựa chọn về sản phẩm phù hợp với ứng dụng theo yêu cầu khách hàng

2.1.4.1 Module xử lý trung tâm CPU

Module xử lý trung tâm CPU chứa vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ định thì, bộ đếm, cổng truyền thông Profinet … module lưu trữ chương trình người dùng trong bộ nhớ của nó Ngoài ra, module CPU có thể tích hợp một vài cổng vào/ra số, analog tùy thuộc vào mã hang (order number)

CPU S7-120 hỗ trợ các protocol như TCP/IP, ISO-on-TCP, S7 communication Đồng thời, CPU tích hợp những tập lệnh hỗ trợ cho truyền thông như: USS, Modbus RTU, S7 communication „T-Send/T-Receive‟ hay Freeport …

Cổng Profinet tích hợp cho phép CPU có thể kết nối với HMI, máy tính lập trình, hay những PLC S7 thống qua Profinet

2.1.4.2 Module tín hiệu SM

Module AI: module đọc analog với các loại tín hiệu khác nhau như dòng 4 đến

20 mA (theo cách đấu 2 dây và 4 dây), đọc tín hiệu điện áp 0 đến 10 VDC, đọc tín hiệu RTD, TC …

Module AI/AO: module đọc/xuất analog

Module AO: module xuất tín hiệu analog

Module DI: module đọc tín hiệu digital

Module DI/DO: module đọc/xuất tín hiệu digital

2.1.4.3 Module xử lý truyền thông

Module truyền thông được gắn bên trái CPU và được ký hiệu là CM 1241 CP 124x Tối đa chỉ có thể gắn được 3 module mở rộng về truyền thông

a Module xử lý truyền thông CM 1241

Module truyền thông CM 1241 hỗ trợ các protocol theo các tiêu chuẩn như: Truyền thông ASCII: được xử dụng để giao tiếp với những hệ thống của bên thứ 3 (third

-SInt, UISnt: 3byte -Int, UInt: 6byte -Dint, UDInt: 12byte

– party systems) để truyền những giao thức protocol đơn giản như kiểm tra các ký tự đầu và cuối hoặc kiểm tra các thông số của khối dữ liệu

Truyền thông Modbus: được sử dụng truyền thông theo tiêu chuẩn Modbus RTU Modbus Master: có thể giao thức với PLC S7 là master Modbus Slave: có thể giao thức với PLC S7 là slave, không cho phép trao đổi dữ liệu giữa slave với slave trong truyền thông

Truyền thông USS Driver: lệnh cho phép kết nối USS với Driver Các Driver Các Driver có thể trao đổi dữ liệu theo chuẩn RS485, trong truyền thông cho phép điều khiển Driver cũng như đọc và ghi các thông số cần thiết Truyền thông Point – to – point: kết nối nối đa điểm được sử dụng theo truyền thông trao đổi dữ liệu nối tiếp Truyền thông đa điểm được ứng dụng trong hệ thống tự động hóa Simatic S7 và những hệ thống

tự động hóa khác để liên kết với máy in, điều khiển robot, máy scan, đọc mã vạch … Truyền thông Profibus: được sử dụng với tiêu chuẩn profibus DP hỗ trợ DPV1, có thể

sử dụng làm master hoặc slave tùy thuộc vào ứng dụng mà module sử dụng Module hỗ trợ AS – I Master

b.Module xử lý truyền thông CP 124x

Module xử lý truyền thông CP 123x hỗ trợ những chuẩn truyền thông về GPRS/GSM, Messages/Email, DNP3, SNMP, Teleservice …

Module CP 1242 – 7: Hỗ trợ kết nối PLC S7 – 1200 với GPRS/GSM

Module CP 1243 – 1: Hỗ trợ kết nối PLC S7 – 1200 với Messages/ Email, DNP3, SNMP, Redundancy …

2.1.5 Module nguồn cung cấp Power module

Module nguồn Power module cung cấp nguồn hoạt động cho các module phần cứng kết nối với CPU Tên viết tắt của module nguồn S7 – 1200 là PM 1207 Module nguồn PM 1207 yêu cầu áp cung cấp đầu vào là 120/230 VAC và ngõ ra là 24 VDC / 2,5 A được thiết lập riêng dành cho S7 – 1200 và không cần cấu hình trong phần cứng

2.1.6 Các module đặc biệt và Board tín hiệu

a Module I/O link

Module được sử dụng có thể kết nối lên tới 4 thiết bị I/O – kink phù hợp với đặc tính kỹ thuật I/O – link V1.1 Các thông số của I/O – link có thể cấu hình phần mềm Port Configuration Tool (PCT) V3.2 hoặc phiên bản cao hơn

b Module cân SIWAREX

) và RS485 ( Modbus RTU ) Đồng thời, module có thể hoạt động với những PLC hoặc thiết bị của các hãng tự động hóa khác

c Module cân open

Để mở rộng tính năng kết nối, giao tiếp truyền thông với các thiết bị của nhiều hãng, Siemens phát triển module CM CANopen cho PLC S7 – 1200, cho phép cấu hình với cả hai chế độ Master và slave

d Sing Board

Sing Board được cắm phía trên than CPU để có thể mở rộng them DI/DO, AI/AO, Pin backup ( Battery board ) dữ liệu về thời gian thực, mở rộng truyền thông với RS485 ( Communications boards )

2.1.7 Vùng nhớ, địa chỉ và kiểu dữ liệu trong PLC S7 -1200

Work memory: Vùng nhớ sẽ bị mất dữ liệu khi CPU mất điện Trong quá trình hoạt động, CPU có thể copy một số phần, chức năng của project từ vùng nhớ Load memory sang vùng nhớ Work memory để thực hiện Retentive memory: là vùng nhớ được sử dụng để lưu trữ lại những dữ liệu cần thiết, mong muốn khi CPU mất điện hoàn toàn

b Thẻ nhớ MMC

Một lựa chọn khác để lưu trữ chương trình người dùng giống như những vùng nhớ được nói ở trên, đó là sử dụng Simatic MMC để lưu trữ chương trình người dùng hoặc transfer chương trình người dùng Nếu người dùng sử dụng thẻ nhớ MMC, CPU

sẽ chạy chương trình từ thẻ nhớ chứ không phải trên vùng nhớ của CPU

Thẻ nhớ Simatic MMC được sử dụng như một thẻ nhớ chương trình, một thẻ transfer, lưu trữ dữ liệu data log hoặc sử dụng để nâng cấp firmware cho CPU

Khi muốn download chương trình xuống nhiều CPU giống nhau và cùng một project Việc sử dụng phần mềm làm tốn kém thời gian … thì việc sử dụng simatic MMC với chức năng là thẻ transfer giúp cho hiệu quả hơn rất nhiều Người dùng chỉ cần cắm thẻ nhớ MMCvà đợi transfer xong và lấy thẻ nhớ ra Dùng thẻ nhớ với chức năng thẻ nhớ chương trình thì tất cả những chức năng CPU hoạt động sẽ được load từ thẻ nhớ