Luận văn thiết kế và thi công mô hình bãi đỗ xe oto tự độnggvhd ts phạm công thànhsvthlê võ nguyên(lt31600036)tp hồchí minh tháng 72018

Nội dung thực hiện đề tài bao gồm các vấn đề chính như sau: Phần mô hình: - Giải pháp bãi đỗ xe ô tô tự động - Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống cơ khí Phân điều khiển: - Động cơ b

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN

KHOA ĐIỆN-ĐIỆNTỬ



ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LIÊN THÔNG ĐẠI HỌC

XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng 07 năm 2018

CHỮ KÝ CỦA GVHD

XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng 07 năm 2018

CHỮ KÝ CỦA GVPB

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học hoàn chỉnh (2016 – 2018) tại trường đại học Công

Nghệ Sài Gòn, cùng với sự giúp đỡ của quý thầy cô và giáo viên hướng dẫn về mọi

mặt từ nhiều phía và nhất là trong thời gian thực hiện đề tài Luận Văn Tốt Nghiệp nên đề tài đã được hoàn thành đúng thời gian quy định

Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến:

Ban Giám Hiệu, quý thầy cô trong trường đặc biệt là các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử đã tận tình chỉ dẫn và truyền đạt các kiến thức chuyên môn làm cơ

sở để nhóm chúng em thực hiện tốt Luận Văn Tốt Nghiệp và đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn tất khóa học này

Đặc biệt em xin gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy TS.Phạm Công Thành – giáo viên hướng dẫn đề tài đã nhiệt tình giúp đỡ và cho em những lời chỉ dạy quý báu, giúp chúng em định hướng tốt trong khi thực hiện Luận Văn Tốt Nghiệp

Tóm Tắt Đề Tài

Với mục đích đưa ra giải pháp giải quyết tình trạng thiếu bãi đỗ xe tại các thành phố lớn như thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội… Tại các thành phố lớn việc đáp ứng yêu cầu về đất đai ngày càng không khả thi Do đó, yêu cầu thực tế cần có các nhà đậu xe hiện đại có hiệu suất sử dụng không gian tối đa, an toàn và mang lại lợi ích cho xã hội, đề tài “Bãi Đỗ

Xe Tự Động” được chọn Dựa trên những phân tích tối ưu về đặc điểm kỹ thuật, công nghệ chế tạo, khả năng ứng dụng, mức độ khả thi và xem xét đến kinh tế

Nội dung thực hiện đề tài bao gồm các vấn đề chính như sau:

Phần mô hình:

- Giải pháp bãi đỗ xe ô tô tự động

- Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống cơ khí

Phân điều khiển:

- Động cơ bước DC

- Bộ điều khiển lập trình S7 – 1200

- Sử dụng WinCC để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu

- Công nghẹ RFID trong việc quản lý bãi đỗ xe

- Xây dựng thuật toán và chương trình điều khiển mô hình Quan trọng hơn là phần lập trình điều khiển gửi và lấy xe tự động cho khung nâng thông qua việc quét thẻ từ

MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i

XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ii

LỜI CẢM ƠN iii

Tóm Tắt Đề Tài iv

MỤC LỤC v

CHƯƠNG 1 1

1.1 Đặt vấn đề: 1

1.2 Mục tiêu của luận văn: 1

1.3 Phạm vi của luận văn: 1

CHƯƠNG 2 2

2.1 Bộ Lập Trình PLC 2

2.1.1 Giới Thiệu Về PLC 2

2.1.2 Module mở rộng PLC S7 – 1200 5

2.1.3 Giao Tiếp 6

2.2 Phần mềm lập trình 7

2.3 Phần mềm giám sát hệ thống 8

2.4 Module RFID 9

2.5 Động cơ bước: 11

CHƯƠNG 3 12

3.1 Thiết Kế Và Thi Công Bãi Đỗ 12

3.1.1 Vật Liệu Chuẩn Bị 12

3.1.2 Thi Công Mô Hình 15

3.2 Thi Công Phần Điều Khiển 19

3.2.1 Thiết Bị Trong Bộ Điều Khiển 19

3.3 Thuật Toán Điều Khiển 21

3.3.1 Sơ đồ khối 21

3.3.2 Thuật Toán Điều Khiển 22

3.3.3 Chức Năng Của Từng Khối State 23

3.3.4 Các Lệnh điều khiển vị trí trong s7 – 1200 28

3.3.5 Giao Diện Điều Khiển Trong WinCC 31

CHƯƠNG 4 32

4.1 Chế độ gửi xe 32

4.2 Chế độ lấy xe 37

4.3 Chế độ điều khiển tay 41

Tài liệu tham khảo 43

CHƯƠNG 1 LỜI GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề:

Cùng với sự phát triển không ngừng nghỉ của quá trình Công Nghiệp Hóa, Hiện Đại

Hóa đất nước, đồng thời kéo theo sự phát triển ngày càng tăng số lượng phương tiện cá nhân, trong đó có cả xe máy và ô tô Trong khi cơ sở hạ tần lại không đáp ứng kịp sự phát triển của phương tiện, sự mất cân bằng này tất yếu dẫn đến sự mất thẩm mỹ cảnh quan đô thị do thiếu bãi đỗ xe, nên buộc mọi người phải đậu xe lấn chiếm lòng lề đường, tình trạng kẹt xe

và tai nạn giao thông xảy ra liên tục Đây là vấn đề mà các nhà chức tránh đang gặp khó khăn trong việc giải quyết

Mặc dù trên thế giới hiện đang có rất nhiều bãi đậu xe có kỹ thuật cao và hiện đại đã được đưa vào ứng dụng thực tế Tuy nhiên, với mong muốn đưa ý tưởng từ những kiến thức

đã học vào trong thực tế giải quyết khó khăn này, và đây cũng là đề tài mà nhóm em chọn:

“Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Bãi Đỗ Xe OTO Tự Đông”

1.2 Mục tiêu của luận văn:

- Ứng dụng tự động hóa vào hệ thống bãi giữ xe ô tô

- Xây dựng giao diện giám sát thân thiện với người dùng

- Thiết kế và thi công mô hình bãi đỗ xe tự động

- Kết hợp hệ thống giám sát WinCC và ứng dụng thẻ từ RFID

1.3 Phạm vi của luận văn:

- Ứng dụng bộ lập trình PLC s7 1200 làm khối xử lý trung tâm

- Thiết kế và thi công mô hình cơ khí bãi đỗ xe tự động

- Sử dụng kết hợp WinCC với PLC giao tiếp với máy tính để giám sát

- Kết hợp ứng dụng RFID vào việc giám sát xe

CHƯƠNG 2 Tổng Quan Kiến Thức

khiến cho S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau

Kết hợp một bộ xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn

Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU

CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET

Có thể sử dụng khối chức năng đặc biệt “know-how protection “để hiển thị hoặc ẩn

mã nằm trong một khối xác định

Các module truyền thông là có sẵn dễ dàng cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485

Cấu tạo của PLC S7 1200 gồm:

Bảng Đặc điểm cơ bản của PLC S7 1200

 2 inputs

 8inputs / 6 outputs

PLC S7 – 1200 có thể mở rộng các module tín hiệu và các module gắn ngoài để mở

rộng chức năng của CPU Ngoài ra, có thể cài đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợp giao thức truyền thông khác

Khả năng mở rộng của từng loại CPU tùy thuộc vào các đặc tính, thông số và quy định của nhà sản xuất

S7 – 1200 có các loại module mở rộng sau:

- Communication module (CP)

- Signal Board (SB)

- Signal Module (SM)

Hình 1.3: Module mở rộng

Các đặc tính của module mở rộng như sau:

Bảng Đặc tính của module

2.1.3 Giao Tiếp

S7 – 1200 hỗ trợ giáo tiếp kết nối Profibus và kết nối PTP (point to point)

Giao tiếp PROFINET:

Hình 1.5: Sơ đồ giao tiếp của PLC S7 - 1200

TIA Protal V14 thích hợp cho cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa

Hình 1.6: Phần mềm TIA PROTAL V14

2.3 Phần mềm giám sát hệ thống

Phần mềm WinCC ( Windows Control Center ) là phần mềm của hãng Siemens dùng

để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất Ngoài ra WinCC còn cung cấp các module chức năng tích hợp công nghiệp cho hiển thị đồ họa, những thông báo, lưu trữ và báo cáo Giao diện điều khiển mạnh, việc truy cập hình ảnh nhanh chóng và chức năng lưu trữ an toàn( bảo mật ) bảo đảm một tính lợi ích cao đem lại cho người vận hành một giao diện trực quan dễ sử dụng, có khả năng giám sát và điều khiển quá trình công nghệ theo chế độ thời gian thực

WinCC cho phép bạn quan sát quá trình Quá trình này được hiển thị đồ họa trên màn hình Màn hình hiển thị được cập nhật mỗi lần một trạng thái trong quá trình thay đổi

WinCC cho phép bạn vận hành quy trình Ví dụ, bạn có thể chỉ ra một điểm đặt từ giao diện người dùng hoặc bạn có thể mở một van

WinCC cho phép bạn giám sát quá trình Một cảnh báo sẽ báo hiệu một các tự động trong sự kiện của một trạng thái quá trình nghiêm trọng Nếu một giá trị được định nghĩa trước bị vượt quá, một thông báo sẽ xuất hiện trên màn hinh

WinCC cho phép bạn lưu trữ quá trình Khi làm việc với WinCC, những giá trị quá trình có thể hoặc được in ra hoặc được lưu trữ theo kiểu điện tử Điều này tạo điều kiện cho việc thu thập thông tin của quy trình và cho phép truy cập tiếp theo đến dữ liệu sản sinh trong quá khứ

2.4 Module RFID

Công nghệ thẻ từ cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chíp không cần tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa Công nghệ này cho ta phương pháp truyền nhận dữ liệu từ mọt điểm đến một điểm khác

Các thành phần cơ bản của hệ thống thẻ từ:

Tag: là thành phần không thể thiếu trong hệ thống, còn gọi là thẻ từ

Reader: là thành phần bắt buộc trong hện thống, còn gọi là bộ phận đọc thẻ từ Reader anten: cũng là thành phần bắt buộc của hệ thống, ngày nay thì bộ này được tích hợp sẵn trong bộ Reader

Ngoài ra, còn có các bộ phận quan trọng trong hệ thống như: mạch điều khiển, cảm biến, các thiết bị truyền thông …

Hình 1.8: Module FRID

Thông số kỹ thuật:

Tần số: 13.56 Mhz

Khoảng cách: 8 – 15cm

Chuẩn giao tiếp: USB

Chuẩn chống nước: IP54

Nhiệt độ hoạt động: - 40 ~ 80 độ C

Độ ẩm hoạt động: 5 % - 95 %

2.5 Động cơ bước:

Động cơ bước thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động quay hoặc các chuyển động của Rotor và có khả năng cố định Rotor vào vị trí cần thiết

Hình 1.9: Động cơ bước

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE OTO TỰ ĐỘNG

3.1 Thiết Kế Và Thi Công Bãi Đỗ

3.1.1 Vật Liệu Chuẩn Bị

14x14mm

Làm giá đỡ cho mô hình

2.7v 1.9A 1.8˚

Kéo trục Vitme

Tròn 8mm

Làm trục trượt cho hệ thống nâng

thống đỡ

8 Gối Đỡ Trục

Ngang

Cố định hai đầu trục vitme

Đứng

Cố định hai đầu trục vitme

3.1.2 Thi Công Mô Hình

Hình 2.0: Mô hình bãi đỗ xe

Hình 2.1: Cơ cấu truyền động

Hình 2.2: Cơ cấu nâng xe

Hình 2.3: Vị trí đỗ xe

3.2 Thi Công Phần Điều Khiển

3.2.1 Thiết Bị Trong Bộ Điều Khiển

S7-1200

Bộ xử lý trung tâm

BT6560

Driver điều khiển Step

2a

Cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống

Hình 2.4: Bảng điều khiển

3.3 Thuật Toán Điều Khiển

3.3.1 Sơ đồ khối

Hình 2.5: Sơ đồ khối

Công tắt hành trình

3.3.2 Thuật Toán Điều Khiển

Begin

State 2 ReSet

State 3

State 5 Chon Vị Trí Lấy State 4

State 6

Chọn Vị Trí Cất

Lấy Xe Ra Cất Xe Vào

PLC được lập trình thực hiền tuần tự các chuỗi công việc Ứng với mỗi trạng thái State, ta thực hiện viết riêng khối FB hoặc FC để điều khiển

Toàn bộ chương trình điều khiển được chia nhỏ thành các khối FC và FB mang một nhiệm vụ cụ thể riêng và được quản lý chung bởi những khối OB Kiểu lập trình này rấ phù hợp cho những bài toán phức tạp, nhiều nhiệm vụ và lại rất thuận lợi cho việc sửa chữa sau này

3.3.3 Chức Năng Của Từng Khối State

Khối State 1: Chọn chế độ để điều khiển

Auto : ở chế độ auto người điều khiển chỉ cần xác định vị trí muốn gửi hoặc lấy xe

và bấm số để chọn

Manual : Ở chế độ manual người điều khiển phải thực hiện set giá trị cho từng vị trí

Khối State 2: Chọn chế độ điều khiển việc lấy hoặc gửi xe

FC6 Start

Auto

Manual

FC6 State 1

Lấy Xe Gửi Xe

Khối State 3: Chế độ lấy xe

Khối State 5: thực hiện việc duy chuyển khung nâng đến vi trí lấy xe, nâng xe lên

và duy chuyển về vị trí out để trả xe

Khối State 4: Chế độ Gửi xe

Khối State 6: thực hiện việc duy chuyển xe từ vị trí in đến vị trí gửi

Phát Xung PTO với S7 – 1200 DC/DC/DC: Đê điều khiển động cơ bước duy

chuyển đến các vị trí mong muốn trong mô hình thông qua cách cấu hình phần mềm trong TIA PROTAL V14

Hình 2.6: Thiết lập phát xung PTO

FC2

FC3

Để điều khiển động cơ bước trong PLC cần phải cấu hình thông số PTO phù hợp cho động cơ trong phần Technology objects

Hình 2.7: Cấu hình Technology objects

Tạo thông số điều khiển và data cho động cơ bước

Hình 2.8: Cấu hình điều khiển động cơ bước

Hình 2.8: Cấu hình điều khiển động cơ bước

3.3.4 Các Lệnh điều khiển vị trí trong s7 – 1200

Các lệnh điều khiển vị trí sử dụng một khối dữ liệu và các ngõ ra phát xung PTO điều khiển vị trí trên một trục

- MC_Power cho phép và vô hiệu một trục điều khiển chuyển động

Hình 2.9: Cấu hình Power cho động cơ bước

- MC_Home set giá trị khởi đầu cho một chuyển động

Hình 3.0: Cấu hình Home cho động cơ bước

- MC_Reset đặt lại tất cả các lỗi điều khiển chuyển động

Hình 3.1: Cấu hình Reset cho động cơ bước

- MC_MoveAbsolute khởi động chuyển động đến một vị trí tuyệt đối

Hình 3.2: Cấu hình Power cho động cơ bước

- MC_MoveRelative khởi động một chuyển động định vị phụ thuộc vào vị trí khởi đầu

Hình 3.3: Cấu hình MoveRelative cho động cơ bước

- MC_MoveJog khởi động chuyển động tới hoặc lui

Hình 3.4: Cấu hình MoveJog cho động cơ bước

3.3.5 Giao Diện Điều Khiển Trong WinCC

Hình 3.5: Giao diện điều khiển WinCC

CHƯƠNG 4 LẬP TRÌNH BÃI ĐỖ XE

4.1 Chế độ gửi xe

4.2 Chế độ lấy xe

4.3 Chế độ điều khiển tay

Tài liệu tham khảo

- Tài liệu tiếng việt

1 - Trần Văn Hiếu, Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 với TIA PROTAL, NXB Khoa Học

www.google.com

www.codientu.org

www.plcvietnam.com.vn