Thiết kế hệ thống nhà rửa xe ô tô tự động

Việt Nam đất nước đang phát triển, thời đại công nghiệp hoá hiện đại hoá, nhà nước khuyến khích đầu tư và xây đựng nhiều công trình, nhiều dự án lớn với mục đích thúc đẩy nhanh quá trình phát triển kinh tế sang đất nước phát triển. mở rộng các thành phố, xây dựng thành phố xanhsạchđẹp. Nhưng khi đã phát triển thì lượng phương tiện xe ô tô cũng nhiều, hệ thống giao thông chưa đồng bộ nên cát bụi do xe ô tô mang từ ngoại thành, và các công trình đang xây dựng vào thành phố nhiều, làm ô nhiễm môi trường. Để giảm thiểu lượng bụi cho thành phố thì phải xử lý những chiếc xe ô tô trước khi vào thành phố. Để giải quyết vẫn đề đó thì nhóm chúng em đã có ý tưởng làm “Mô hình nhà rửa xe ô tô tự động” để có thể ứng dụng thực tế trong tương lai gần.

LỜI NÓI ĐẦU

Cuộc sống gắn liền với sự tiện lợi, được sử dung các dịch vụ tốt nhất,nhanh nhất Đối với các nước phát triển công nghệ tự động hóa được áp dụngvào nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có thể kể đến những ứng dụng thực tếtrong cuộc sống hằng ngày là: “ Rửa xe tự động” không thể thiếu ở các nướcphát triển với mật độ ô tô lớn Mô hình Rửa Xe ra đời góp phần mang lại sựchuyên nghiệp hơn trong dịch vụ rửa xe, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao củacuộc sống công nghiệp là sự tiện lợi và nhanh chóng, nhưng cũng không kémphần hiệu quả so với các dịch vụ cổ điển

Đối với nước ta thì dịch này còn khá mới 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 tảiphát 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 sạchđẹp Bên cạnh đó các thiết bị sử

dụng trong dịch vụ rửa xe chuyên nghiệp hơn Cuộc sống mọi người trở nênnăng động 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 năngđộng Khi được giao làm đề tài này em mong muốn với những kiến thức màbản 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 kiếnthức còn hạn chế và thời gian tìm hiểu cũng không nhiều nên đồ án của emchưa thể phát huy hết ý tưởng của em vào trong mô hình rất hay này Mô hình

“Rửa xe tự động” rất phức tạp về cơ khí và và rất khó để thể hiện Ở đây emxin 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 sựgiúp đỡ của thầy Trần Đức Toàn người đã hướng dẫn em thực hiện đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 6 năm 2015.

Nhóm sinh viên thực hiện:

Nguyễn Quang Sơn -

NHẬN XÉT Của giáo viên hướng dẫn

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……… Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT Của giáo viên hướng dẫn

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……… Giáo viên hướng dẫn

Chương I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Xây dựng ý tưởng đề tài

Việt Nam đất nước đang phát triển, thời đại công nghiệp hoá - hiện đạihoá, nhà nước khuyến khích đầu tư và xây đựng nhiều công trình, nhiều dự ánlớn với mục đích thúc đẩy nhanh quá trình phát triển kinh tế sang đất nướcphát triển mở rộng các thành phố, xây dựng thành phố xanh-sạch-đẹp Nhưngkhi đã phát triển thì lượng phương tiện xe ô tô cũng nhiều, hệ thống giaothông chưa đồng bộ nên cát bụi do xe ô tô mang từ ngoại thành, và các côngtrình đang xây dựng vào thành phố nhiều, làm ô nhiễm môi trường Để giảmthiểu lượng bụi cho thành phố thì phải xử lý những chiếc xe ô tô trước khi vàothành phố Để giải quyết vẫn đề đó thì nhóm chúng em đã có ý tưởng làm

“Mô hình nhà rửa xe ô tô tự động” để có thể ứng dụng thực tế trong tương

lai gần

Hình 1.1: người dân tham gia giao thông trong biển bụiChúng em quyết định xây dựng và chọn làm đề tài rửa xe ô tô tự độngnhằm mục đích giảm lượng bụi bẩn trong thành phố, bảo vệ môi trường, thời

gian rửa xe ít mà hiệu quả đạt được cao nhất Tạo cho thành phố đẹp hơn và cuộc sống trong không khí trong lành cho người dân

xanh-sạch-1.2 Yêu cầu của đề tài

mỹ và kiểu dáng công nghiệp

- Khung chính mô hình được làm bằng vật liệu nhôm, nhẹ, chắc chắn,thẩm mỹ đẹp

- Mô hình có máng chứa nước thải và thu gom về bể nước

- Đề tài được kết hợp nhiều môn học như PLC, Khí nén, Truyền độngđiện, trang bị điện, máy điện …

- Mô hình là một garage có các chi tiết được gắn bên trong và phía dưới,

nó có thể đặt ở đầu những con đường tỉnh vào thành phố hoặc tại các cơquan chính trị, bệnh viện, trường học vv Trạm rửa xe chỉ rửa phần ngoài của

xe, không rửa phần trong xe

1.1 Ý tưởng xây dựng mô hình của đề tài

- Nội dung đề tài phong phú, đa dạng, sinh động

- Cho phép thực hiện nhiều bài tập tích hợp

- Đề tài có các thiết bị đưa sẵn đầu ra và sơ đồ nguyên lý cho học sinh

như bộ PLC, relay thời gian, relay trung gian tạo điều kiện thuận lợi cho

việc đấu nối và đảm bảo tuổi thọ các thiết bị, tiết kiệm dây khi đấu nối

- Toàn bộ thiết bị được gắn trên bảng gỗ, dây nối dài và được đai bó cẩnthận, có ngăn kéo chứa thiết bị thuận tiện cho việc lắp đặt và sửa chữa, bảodưỡng panel

- Mỗi khí cụ đều có đèn báo nhằm giúp học sinh nhận biết được khí cụ

có hoạt động hay không

- Có sử dụng một số thiết bị hiện đại như cảm biến, bộ plc ….giúp họcsinh tiếp cận được với những thiết bị thực tế hơn và làm chủ được các thiết bịnày

- Bộ phận truyền động bằng xích, với sự chắc chắn đến từng milimet,động cơ giảm tốc một chiều với tốc độ thấp không gây nguy hiểm cho ngườihọc và được che chắn cẩn thận

- Cơ cấu sử dụng băng tải xích, động cơ giảm tốc nên độ chính xác caotuyệt đối

Chương II: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN,ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN

2.1 Lựa chọn thiết bị đầu vào

2.1.1 Nút ấn

Nút ấn là nút không giữ và có bóng đèn nằm bên trong

Nút ấn sử dụng điện áp một chiều 24vDC cho cả bóng nằm phía trong nút, tất

START

Hình 2.16 Hình ảnh và cấu tạo của nút ấn có đèn

2.1.2 Công tắc hành trình

Khái niệm: Công tắc hành trình là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch

dùng ở lưới điện hạ áp Nó có tác dụng giống như nút ấn động tác ấn bằng tayđược thay thế bằng động tác va chạm của các bộ phận cơ khí, làm cho quátrình chuyển động cơ khí thành tín hiệu điện

Công tắc hành trình có 2 tiếp điểm chính là NO và NC

2.2 Lựa chọn thiết bị relay và contactor modunl

2.2.1 Relay modunl (khối rơle trung gian)

Rơle trung gian làm chức năng thực hiện các theo tác trung gian, hoặc

đi đóng cắt cuộn dây khống chế của công tắc tơ, aptômat hoặc máy cắt điện

Vì thế, rơle trung gian thường có nhiều tiếp điểm, kể cả tiếp điểm thường mở

và thường đóng

Relay trung gian với điện áp cuộn dây là 24vDc, 4 cặp tiếp điểm 14 chân

11

9 1

4

5 8

220VAC

12

3 7 10

4 8

Hình 2.20 Hình ảnh và cấu tạo của rơle trung gian

2.3 Lựa chọn thiết bị đầu ra

2.3.1 Động cơ giảm tốc

Động cơ giảm tốc 24vDC công suất 15w

Bộ giảm tốc Planet bánh răng thép, hệ số giảm tốc 65:5, chiều dài L =9.5cm

2.4.1 Bộ nguồn 24vDC

- Bộ nguồn 24vDC với đầu vào 220V AC, đầu ra 24v DC, 1 chân tiếpđất

Hình 2.30 Hình ảnh bộ nguồn 24v DCThông số kỹ thuật

Hình 2.31 Hình ảnh máy biến áp

220VAC-(6v-9v-12v-15v-18v-24v)DCThông số kỹ thuật

3.1.1 Mạch đảo chiều động cơ sử dụng rơle thời gian

- Quy trình : ấn on  động cơ quay thuận , sau thời gian cài đặtcủa T(time) động cơ quay nghịch ấn off  động cơ dừng

ATM

ÐC 24V DC

ON OFF

24 V

Hình 3.1 Sơ đồ động lực và điều khiển Mạch đảo chiều động cơ sử

dụng rơle thời gian

- Nguyên lý hoạt động

0 V

T

R1 R2

T

ON OFF

24 V

Cấp điện cho mạch Ấn On rơ le trung gian R0 có điện Đóng tiếpđiểm thường mở R0 để duy trì, R1, Tcó điện , đóng các tiếp điển thường mởcủa R1 bên mạch động lực ,động cơ quay thuận, sau thời gia cài đặt T, thìtiếp điểm thường mở đóng chậm đóng lại, tiếp điểm thường đóng mở chậm

mở ra,R1 mất điện, R2 có điện , đóng các tiếp điểm thường mở R2 bên độnglực, mở các tiếp điểm thường mở R1, động cơ quay nghịch Để ngắt điện vàomạch ta ấn OFF

3.1.2 Mạch khống chế động cơ dùng rơle thời gian

- Quy trình: Ấn on  M1 làm việc, sau một thời gian làm việc nhấtđịnh thì được cắt bởi rơ le thời gian

Hình 3.2 Sơ đồ động lực và điều khiển Mạch khống chế động cơ dùng

rơle thời gian

3.1.3 Mạch điều khiển động cơ dùng công tắc hành trình

- Quy trình công nghệ: ấn ON  M1 làm việc tác động lên LS1 M1ngừng M2 làm việc sau thời gian cài đặt T thì M2,T mất điện

24VDC

ATM

R1

ÐC 24V DC

R2

ÐC 24V DC

T

R1

ON OFF

Hình 3.4 Sơ đồ động lực và điều khiển Mạch điều khiển động cơ dùng công

tắc hành trình

- Cấp điện cho mạch, ấn ON, R0 có điện, đóng tiếp điểm thường mởcủa R0 để duy trì, R1 có điện đóng các tiếp điểm thường mở của R1 bên độnglực làm M1 hoạt động đưa sản phẩm tới tác động Ls1 đóng lại đồng thời tiếpđiểm thường đóng của Ls1 mở ra tắt điện R1 làm M1 ngừng hoạt động R2 cóđiện đóng các tiếp điểm thường mở của R2 bên động lực, M2 hoạt động, sauthời gian cài đặt T, tiếp điểm thường đón mở chậm của T được mở ra R2 mấtđiện M2 ngừng hoạt động, muốn dừng ta ấn OFF

3.1.4 Điều khiển động cơ quay 1 chiều , mở máy trực tiếp

 Mục tiêu bài

- Phân tích được yêu cầu công nghệ của mạch

- Xác định đúng số lượng đầu vào, đầu ra và khai báo địa chỉ đầu vào,đầu ra cho PLC

- Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-200 để điều khiển nhóm động cơ

- Lập trình cho PLC S7-200 điều khiển động cơ quay một chiều, mởmáy trực tiếp

- Sửa đổi kết nối phần cứng và chương trình cho phù hợp với các ứngdụng tương tự khác

- Rèn luyện khả năng tư duy logic, kỹ năng tay nghề cho học sinh,sinh viên

2 Công tác chuẩn bị

 Nội dung bài

1 Phân tích yêu cầu công nghệ

Theo yêu cầu công nghệ, đối với các động cơ có công suất nhỏ, nếunhư trước đây thường sử dụng khởi động động cơ bằng cách sử dụng cầu dao,

át tô mát đóng cắt nguồn điện cấp cho động cơ, dẫn đến một thực trạng khôngđảm bảo về mặt an toàn trong khi làm việc cũng như sự cố Chính vì vậy đểthay thế cầu dao, át tô mát, ta sử dụng thiết bị công tắc tơ kết hợp với rơlenhiệt bảo vệ quá tải ( hay còn gọi là bộ khởi động từ đơn ) Mạch điều khiểnnày đảm bảo về mặt an toàn cho người cũng như thiết bị, hạn chế của mạchnày là chỉ áp dụng cho những động cơ có công suất nhỏ ( khởi động trực tiếp)

Trong nội dung bài học này, ta sử dụng PLC S7 – 200 để điều khiểnquá trình mở máy động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha rô to lồng sócquay 1 chiều, mở máy trực tiếp

Quy trình công nghệ như sau:

Sau khi đóng cầu dao CD, ấn nút M, công tắc tơ K có điện sẽ đóngmạch động lực cấp điện cho động cơ mở máy trực tiếp với toàn bộ điện áp

lưới Tiếp điểm K song song với nút M đóng lại để duy trỡ điện cho cuộn hút

K khi thôi ấn nút M

Muốn dừng, ta ấn nút dừng để cắt điện cuộn K Động cơ dừng tự do.

Động cơ được bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt

Mạch động lực và mạch bảo vệ được bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chỡ.CC1, CC2

Đặc tính của động cơ như hình vẽ

M CC

KĐB

KD

KRN

Hình 3.9a Hình 3.9b

Hình.3.8 Sơ đồ điều khiển động cơ KĐB xoay chiều 3 pha rôto lồngsóc quay 1 chiều, mở máy trực tiếp (a) và đặc tính cơ khi mở máy (b)

2 Xác định và khai báo địa chỉ đầu vào / đầu ra

- Địa chỉ đầu vào.

I0.0: M - Nút ấn khởi động động cơ

I0.1: D - Nút ấn dừng động cơ

I0.2: RN- Tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt

I0.3: CC – Tiếp điểm thường đóng của cầu chì

- Địa chỉ đầu ra

Q0.0: K - Điều khiển động cơ KĐB

3 Lập trình chương trình điều khiển.

- Chương trình điều khiển dạng Ladder (LAD)

Hình 3.9: chương trình điều khiển dạng ladder (LAD) Điều khiển động

cơ quay 1 chiều , mở máy trực tiếp

4 Sơ đồ kết nối đầu vào, đầu ra

4.1 Mạch động lực: Nối dây theo sơ đồ nguyên lý mạch động lực

Hình 3.10: Mạch động lực điều khiển động cơ quay 1 chiều ,

mở máy trực tiếp

4.2 Sơ đồ kết nối đầu vào, đầu ra cho PLC

Q0.4 3L Q0.7 Q1.0 Q1.1

DC Power

N L

MCB K

F

OUTPUT INPUT

- Tìm hiểu thực tế các trangthiết bị có trên sơ đồ

Nút ấnPLC S7-200Công tắc tơ

- Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ,vật tư, thiết bị đúng chủngloại và đủ số lượng

- Hiểu rõ tính năng tác dụngcủa các trang thiết bị

- Kiểm tra chất lượng các

Dây dẫn, dắccắm

bộ dụng cụđiện Nguồnđiện

thiết bị trước khi lắp đặt

3 Xác định vị trí

lắp đặt thiết bị

Thiết bị vạchdấu Khoan tay,

Bu lông đai ốc,Kìm điện, Tuốc nơ vít…

- Bố trí các thiết bị lắp đặthợp lý khoa học

- Dễ dàng, thuận tiện luồndây dẫn và thao tác điềukhiển

4 Lắp mạch động

lực

Kìm điện, Tuốc nơ vít, Dây dẫn, Giắc cắm…

- Nối dây trình tự từ áp tômát đến công tắc tơ, đến rơ

le nhiệt về động cơ

- Chú ý thứ tự các pha

- Các giắc cắm hay vít nốiphải chắc chắn tiếp xúc điệntốt đảm bảo an toàn

- Dây nối mạch phải gọngàng khoa học

5 Lắp mạch điều

khiển

Kìm điện, Tuốc nơ vít, Dây dẫn, Giắc cắm…

- Bám sát sơ đồ nguyên

lý, lắp trình tự các nhánh:

- Nguồn điện cho PLC

- Các cổng đầu vào qua nútấn

- Các cổng đầu ra đến cuộndây

- Đèn tín hiệu

- Chú ý nguồn cấp cho PLC

và thứ tự cổng vào, cổng ra

phải được gim nhựa hoặc bódây gọn gàng khoa học

6 Kiểm tra, nạp

chương trình

và vận hànhmạch điện

- Đồng hồ vạnnăng,

- Bút thử điện,

- Nguồn điện

- Quan sát toàn bộ mạch,dựa theo nguyên lý kiểm trađấu nối

- Dùng đồng hồ vạn năng đothông mạch theo nguyên lý

- Chỉ vận hành mạch khithấy nối dây đúng và antoàn

- Mạch hoạt động theo đúngyêu cầu công nghệ

Bảng 3.2 Trình tự thực hiện lắp đấu mạch

5 Nạp chương trình điều khiển và chạy thử, sửa lỗi (nếu có)

5.1 Bật nguồn cung cấp cho PLC và nạp chương trình soạn thảoxuống PLC

5.2 Đưa PLC vào chế độ run

5.3 Tác động lên các đầu vào (nút ấn), ghi lại chi tiết hiện tượngsảy ra

5.4 So sánh các hiện tượng xảy theo yêu cầu của công nghệ và sửalỗi (nếu có)

6 Vận hành mạch ( theo đúng yêu cầu công nghệ)

3.1.5 Điều khiển động cơ đảo chiều quay, mở máy trực tiếp

 Mục tiêu của bài

- Phân tích được yêu cầu công nghệ của mạch

- Xác định đúng số lượng đầu vào, đầu ra và khai báo địa chỉ đầu vào,đầu ra cho PLC

- Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-200 để điều khiển động cơ

- Lập trình cho PLC S7-200 điều khiển động cơ quay hai chiều, mởmáy trực tiếp.

- Sửa đổi kết nối phần cứng và chương trình cho phù hợp với các ứngdụng tương tự khác

- Rèn luyện khả năng tư duy logic, kỹ năng tay nghề cho học sinh,sinh viên

2.1.1 công tác chuẩn bị

Bảng 3.3 Tổng thiết bị cần dùng

 Nội dung bài

1 Phân tích yêu cầu công nghệ.

- Sử dụng PLC S7 – 200 để điều khiển quá trình mở máy động cơkhông đồng bộ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc quay 1 chiều, mở máy trựctiếp Quy trình công nghệ như sau:

- Khi ấn nút MT , công tắc tơ KT có điện, nối mạch động lực cấpđiện cho động cơ quay thuận

- Khi ấn nút MN , công tắc tơ KN có điện, nối mạch lực cấp điệncho động cơ quay ngược

- Muốn dừng máy ta ấn nút D, động cơ dừng tự do

- Để tránh ngắn mạch giữa 2 pha R và T khi cả 2 công tắc tơ KT,

KN cùng hút, mạch điều khiển cuộn KT, KN được khóa chéo

- Khóa chéo về điện: Tiếp điểm thường đóng của công tắc tơ KTgửi vào mạch điều khiển cuộn KN và ngược lại

Khóa chéo về cơ nhờ nút ấn liên động

Hình 3.12 Sơ đồ điều khiển động cơ KĐB quay 2 chiều, mở máy trực tiếp

2 Xác định và khai báo địa chỉ đầu vào / đầu ra.

- Địa chỉ đầu vào.

I0.3: MT - Nút ấn khởi động động cơ quay thuận

I0.4: MN - Nút ấn khởi động động cơ quay ngược

I0.1: D - Nút ấn dừng động cơ

I0.2: RN (CC1)- Tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt, Tiếpđiểm thường đóng của cầu chì ( dừng sự cố )

- Địa chỉ đầu ra

Q0.0: KT - Điều khiển động cơ KĐB quay thuận

Q0.1: KN - Điều khiển động cơ KĐB quay nghịch

3 Lập trình chương trình điều khiển.

Hình 3.13 Sơ đồ Chương trình điều khiển dạng Ladder (LAD) điều khiển

động cơ KĐB quay 2 chiều, mở máy trực tiếp

4 Sơ đồ kết nối đầu vào, đầu ra

4.1 Mạch động lực: Nối dây theo sơ đồ nguyên lý mạch động lực

- Hiện tượng: Cấp nguồn nhưng led 3 màu chưa sáng( hoặc 2 màu bất

khì chưa sáng), bật công tắc cho máy biến áp mà led máy biến áp không sáng,động cơ không hoạt động, không có hiện tượng gì xả ra

- Nguyên nhân: