Luận Văn Thiết kế và thi công mô hình điều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô tự động

Mô ph ng trên trên WinCC .... Quy trình thao tác ..... Arduino Uno R3 chip dán.

Tp H Chí Minh - 2/2019

H tên sinh viên 1: Nguy n Thanh L c MSSV: 13141174

Chuyên ngành: i n t công nghi p Mã ngành: 41

H đ̀o t o: i h c chính quy Mã h : 1

H tên sinh viên 2: Mai V n Thành MSSV: 13141310

Chuyên ngành: i n t công nghi p Mã ngành: 41

− M ch Arduino Uno R3 v̀ RFID RC522 đ c d̀ng làm b x ĺ đ c th t , k t n i

ḿy tính thông qua c ng USB

iii

r le

− Thi t k , xây d ng ph n c ng c a mô hình

− Xây d ng ch ng tr̀nh đi u khi n, giao ti p gi a ḿy tính và Arduino, ḿy tính và

camera, ḿy tính và PLC

− Ch y th nghi m, cân ch nh và s a l i mô hình

− Nh n xét, đ́nh gí chung toàn b h th ng

− Vi t b́o ćo lu n v n

− B́o ćo đ tài t t nghi p

III NGÀY GIAO NHI M V : 1/9/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 10/1/2019

V H VÀ TÊN CÁN B H NG D N: ThS Nguy n T n i

CÁN B H NG D N BM I N T CÔNG NGHI P – Y SINH

- L p tr̀nh cho h th ng nâng h xe trên ph n

- L p tr̀nh cho h th ng nâng h xe trên ph n

vii

L I CAM OAN

t̀i ǹy l̀ do nhóm t th c hi n d a v̀o ki n th c đ c h c, nghiên c u t̀m hi u

m t s ćc đ t̀i v̀ ph ng ́n đi tr c, không sao chép t b t c t̀i li u hay công tr̀nh

đã có tr c đó

Tp H Chí Minh, ngày 11 tháng 01 n m 2019

Sinh viên th c hi n 1 Sinh viên th c hi n 2

Nguy n Thanh L c Mai V n Th̀nh

c s phân công c a qú th y cô, b môn i n t Công nghi p – Y sinh, khoa

i n – i n t , tr ng i h c S ph m K thu t TP.HCM, sau g n ba th́ng nghiên c u

chúng em đã hòn th̀nh đ t̀i t t nghi p “Thi t k v̀ thi công mô h̀nh đi u khi n, giám

sát bãi gi xe ô tô t đ ng”

hòn th̀nh đ t̀i đ c giao, ngòi s n l c h c h i c a b n thân còn có s h ng

d n t n t̀nh c a th y cô v̀ b n b̀ V̀ th , trong l i đ u tiên c a cu n b́o ćo đ ́n t t nghi p ǹy, chúng em mu n d̀nh l i c m n chân th̀nh đ n Th y Th.s Nguy n T n i

c ng nh ćc th y cô gío trong b môn v̀ b n b̀ đã tr c ti p h ng d n v̀ t n t̀nh giúp

đ , t o đi u ki n đ chúng em hòn th̀nh t t đ t̀i

Xin chân th̀nh c m n!

Tp H Chí Minh, ngày 11 tháng 01 n m 2019

Sinh viên th c hi n 1 Sinh viên th c hi n 2

Nguy n Thanh L c Mai V n Th̀nh

ix

Trang bìa i

Nhi m v đ ́n ii

L ch tr̀nh iv

L i cam đoan vii

L i c m n viii

M c l c ix

Li t kê h̀nh v xii

Li t kê b ng……… xv

Tóm t t xvi

CH NG 1 T NG QUAN 1

1.1 t v n đ 1

1.2 M c tiêu 1

1.3 N i dung nghiên c u 1

1.4 Gi i h n 2

1.5 B c c 2

CH NG 2 C S Ĺ THUY T 4

2.1 Phân tich cac ph ng an bai đô xe ô tô 4

2.1.1 Ćc d ng bãi đ xe ô tô ph bi n hi n nay 4

2.1.2 Ph ng ́n l a ch n 6

2.2 Ćc c s ĺ thuy t liên quan 7

2.2.1 Gi i thiêu v ngôn ng C và môt sô công cu liên quan 7

a Ngôn ng C# v̀ NET Framework 7

b Th vi n S7.NET 7

c Gi i thu t x ĺ nh nh n d ng bi n s xe 7

2.2.2 Công ngh RFID 8

2.2.3 Các chu n giao ti p truy n d li u 10

a Chu n giao ti p USB 10

b Chu n giao ti p SPI 11

c Chu n giao ti p Enthernet 11

2.2.4 Gi i thi u m t s ph n m m l p tr̀nh 12

2.3.1 Thi t b x ĺ trung tâm - PLC 17

2.3.2 C m bi n quang 20

2.3.3 Công t c h̀nh tr̀nh 22

2.3.4 R le trung gian 24

2.3.5 ng c DC gi m t c có h p s 25

a ng c DC 25

b H p s gi m t c 27

CH NG 3 THI T K 29

3.1 Gi i thi u 29

3.2 Thi t k h th ng 29

3.2.1 Thi t k s đ kh i h th ng 29

3.2.2 Thi t k ph n c ng 31

a Thi t k kh i x ĺ trung tâm 31

b Thi t k kh i đ c th 33

c Thi t k kh i thu nh n h̀nh nh 37

d Thi t k kh i công t c h̀nh tr̀nh v̀ kh i c m bi n 38

e Thi t k kh i đ ng c v̀ kh i r le 40

f Thi t k kh i ngu n 42

3.2.3 S đ nguyên ĺ c a tòn m ch 44

CH NG 4 THI CỌNG H TH NG 46

4.1 Gi i thi u 46

4.2 Thi công h th ng 46

4.2 Thi công mô hình 47

4.2.1 Thi công ćnh tay l y xe 47

4.2.2 Thi công h th ng quay cho ćnh tay 49

4.2.3 Thi công h th ng nâng ćnh tay lên, xu ng 51

4.2.4 Thi công b ngu n c p cho h th ng 53

4.2.5 K t n i ćc chân tín hi u v i PLC 54

4.3 L p tr̀nh h th ng 55

4.3.1 L p tr̀nh cho PLC 55

a Gi i thi u ph n m m 55

b L u đ gi i thu t cho PLC 56

xi

4.3.2 Ch ng tr̀nh đ c th RFID cho Arduino 64

a Gi i thi u ph n m m 64

b Ch ng tr̀nh đ c mã th RFID 64

4.3.3 Thi t k giao di n C# 64

a Gi i thi u ph n m m 64

b L u đ gi i thu t đi u khi n t ḿy tính 66

c Ch ng tr̀nh chính trên C# 68

4.3.4 H th ng c s d li u SQL 62

4.3.5 Ph n m m l p tr̀nh C# 64

4.3.6 L u đ gi i thu t đi u khi n t ḿy tính 64

4.4 L p tr̀nh mô ph ng 70

4.4.1 Mô ph ng trên trên WinCC 70

a Gi i thi u giao di n l̀m vi c WinCC 70

b Giao di n gím śt h th ng trên WinCC 71

4.4.2 Giao di n qu n ĺ h th ng trên C# 73

4.5 T̀i li u h ng d n s d ng, thao t́c 74

4.5.1 H ng d n ćc b c s d ng 74

4.5.2 Quy trình thao tác 74

CH NG 5 K T QU _NH N ÉT_ NH GI 75

5.1 H th ng mô h̀nh 75

5.2 H th ng đi n 78

5.3 K t qu mô ph ng 82

5.3.1 Mô ph ng trên WinCC 82

5.3.2 Mô ph ng trên C# 82

5.3.3 K t qu th ng kê 84

CH NG 6 K T LU N V̀ H NG PH T TRI N 85

6.1 K t lu n 85

6.2 H ng ph́t tri n 85

T̀I LI U THAM KH O 87

PH L C xvii

LI T KÊ H NH V

Hình Trang

Hình 2.1 Ph ng ́n bãi đ d ng x p h̀nh 4

Hình 2.2 Ph ng ́n bãi đ d ng di chuy n quanh tòa nh̀ 5

Hình 2.3 Ph ng ́n bãi đ d ng th́p 5

Hình 2.4 Ph ng ́n bãi đ d ng h̀nh tr 6

Hình 2.5 Ph ng ́n bãi đ d ng th́p x p t ng c a nhóm 6

Hình 2.6 Gi i thu t nh n d ng bi n s xe 8

Hình 2.7 C u trúc th RFID v̀ h th ng RFID c b n 9

Hình 2.8 Giao di n c a Microsoft Visual Studio 2017 12

Hình 2.9 Giao di n c a Microsoft SQL Server 2017 14

Hình 2.10 Giao di n c a ph n m m TIA Portal V13 15

Hình 2.11 Giao di n c a ph m m m Arduino IDE 1.8.5 16

Hình 2.12 M t s lo i PLC thông d ng 18

Hình 2.13 C u trúc c b n c a PLC 19

Hình 2.14 C u trúc c a c m bi n quang đi n 21

Hình 2.15 M t s lo i c m bi n quang th ng d̀ng 22

Hình 2.16 M t s lo i công t c h̀nh tr̀nh thông d ng 23

Hình 2.17 C u t o v̀ nguyên ĺ ho t đ ng c a r le trung gian 24

Hình 2.18 Ti p đi m NO v̀ NC c a r le trung gian 24

Hình 2.19 M t s lo i R le trung gian 25

Hình 2.20 Nguyên ĺ ho t đ ng c a đ ng c đi n m t chi u 26

Hình 2.21 C u t o c a h p s gi m t c 27

Hình 3.1 S đ kh i tòn h th ng 29

Hình 3.2 K t n i PLC v i ḿy tính 31

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

Hình 3.4 Arduino Uno R3 chip c m 33

Hình 3.5 Arduino Uno R3 chip dán 33

Hình 3.6 B trí linh ki n trên Arduino Uno R3 35

Hình 3.7 M ch đ c th RFID RC522 36

Hình 3.8 S đ chân M ch đ c th RFID RC522 37

Hình 3.9 S đ k t n i Arduino Uno R3 v̀ M ch đ c th RFID RC522 37

Hình 3.10 Webcam Colorvis ND60 38

xiii

Hình 3.12 C m bi n quang Panasonic Panadac 914 39

H̀nh 3.13 S đ k t n i c m bi n, công t c h̀nh tr̀nh v i PLC 40

H̀nh 3.14 R le trung gian Omron MY2N 40

Hình 3.15 S đ k t n i ng̃ ra PLC v i 2 r -le 13_1 v̀ 13_2 41

Hình 3.16 ng c gi m t c Tsukasa TG-85E-CH-77-D919 41

Hình 3.17 C u t o đ ng c gi m t c Tsukasa TG-85E-CH-77-D919 42

Hình 3.18 S đ m ch đi u khi n v̀ đ o chi u đ ng c DC 42

Hình 3.19 Ngu n t ong 24VDC – 3A 43

Hình 3.20 S đ k t n i tòn m ch 45

H̀nh 4.1 L p ŕp đ ng c cho ćnh tay 47

H̀nh 4.2 L p ŕp công t c h̀nh tr̀nh cho ćnh tay v̀o 48

H̀nh 4.3 L p ŕp công t c h̀nh tr̀nh cho ćnh tay ra 48

H̀nh 4.4 L p ŕp đ ng c cho h th ng quay 49

Hình 4.5 L p ŕp công t c h̀nh tr̀nh cho h th ng quay đ n v trí ch n 50

Hình 4.6 L p ŕp c m bi n cho h th ng quay đ n v trí l 50

Hình 4.7 L p ŕp đ ng c nâng ćnh tây lên ho c xu ng 51

Hình 4.8 L p ŕp c m bi n đ m gi i h n trên v̀ gi i h n d i cho t ng v trí 52

Hình 4.9 L p ŕp công t c h̀nh tr̀nh gi i h n ćnh tay xu ng 52

Hình 4.10 Ngu n t ông 24VDC – 3A 53

Hình 4.11 K t n i tín hi u ng̃ v̀o PLC 54

Hình 4.12 K t n i tín hi u ng̃ ra c a PLC 54

Hình 4.13 Giao di n v̀ng vi t ch ng tr̀nh PLC 55

Hình 4.14 L u đ gi i thu t cho PLC 56

Hình 4.15 S đ ćc v trí đ xe trong mô hình 57

Hình 4.16 Giao di n thi t k form trên C# 65

Hình 4.17 Giao di n vi t ch ng tr̀nh trên C# 65

Hình 4.18 Thu t tón đi u khi n PLC t ḿy tính 66

Hình 4.19 Giao di n l̀m vi c c a WinCC 70

Hình 4.20 Giao di n m̀n h̀nh chính trên WinCC 71

Hình 4.21 Giao di n gím śt bãi xe trên WinCC 72

Hình 4.22 Giao di n chính trên C# 73

Hình 4.23 Quy tr̀nh thao t́c v n h̀nh 74

Hình 5.1 M t tr c c a mô h̀nh sau khi l p thi t b 75

Hình 5.3 Ćnh tay ra v̀o đ l y xe 76

Hình 5.4 ông c quay đ n v trí ch n l ho t đ ng 77

Hình 5.5 ng c nâng h xe đ n v trí ho t đ ng 77

Hình 5.6 Domino phân b đi n ́p cho ćc thi t b trong mô h̀nh 78

Hình 5.7 i n ́p c a Domino phân b đi n cho ćc thi t b 78

Hình 5.8 i n ́p c p cho đ ng c thông qua r le 79

Hình 5.9 PLC ho t đ ng khi c p ngu n 80

Hình 5.10 i n ́p c p v̀o PLC 81

Hình 5.11 i n ́p c p ng̃ ra c a PLC 81

Hình 5.12 Giao di n gím śt bãi xe trên WinCC khi ho t đ ng 82

Hình 5.13 Giao di n qu n ĺ th xe trên C# khi xe v̀o 83

Hình 5.14 Giao di n qu n ĺ th xe trên C# khi xe ra 83

xv

LI T KÊ B NG

B ng Trang

B ng 3.1 Thông s c b n c a PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC 32

B ng 3.2 Thông s k thu t c a Arduino Uno R3……… 34

B ng 4.1 Danh śch ćc linh ki n ……… 46

B ng 5.1 K t qu ch y th c nghi m h th ng……… 84

V i h th ng giao thông d̀y đ c, xã h i ph́t tri n v̀ nhu c u s d ng ph ng ti n

cá nhân, đ c bi t là xe ô tô ngày c̀ng t ng i u ǹy kéo theo vi c ćc bãi gi xe đ c xây

d ng ng̀y c̀ng nhi u, đ c bi t ćc th̀nh ph l n trong khi di n tích đ t ng̀y c̀ng h n

h p T đó, m t s ch ph ng ti n đ xe trên ćc v a h̀ c ng nh lòng l đ ng gây m t

m quan đô th v̀ m t an tòn giao thông Chính v̀ ĺ do đó m̀ nhóm quy t đ nh nghiên

c u đ t̀i “Thi t k v̀ thi công mô h̀nh đi u khi n, giám sát bãi gi xe ô tô t đ ng”

nh m góp m t ph n ǹo đó đ gi i quy t th c tr ng hi n t i c ng nh ́p d ng nh ng ki n

th c đã h c vào th c ti n

Trong đ t̀i ǹy, nhóm s d̀ng PLC l̀m thi t b x ĺ trung tâm, đi u khi n tòn b

h th ng, giám sát b ng WinCC Ngòi ra, nhóm còn ng d ng công ngh RFID, x ĺ nh

nh n di n bi n s trên C# đ t ng đ chính x́c v̀ tính b o m t c a h th ng V i ph ng

pháp này th̀ h th ng hòn tòn đ c ch y m t ćch t đ ng trong vi c c t xe v̀ tr xe

cho kh́ch Bên c nh đó, h th ng c ng đ c ch y b ng tay đ phòng khi có ćc tr ng

h p ph n m m b tr c tr c hay m t th

Mô h̀nh đ c thi công thông qua qú tr̀nh t̀m hi u, ch n l a linh ki n m t ćch ph̀

h p nh t, k t h p giao ti p v i ćc kh i c m bi n, công t c h̀nh tr̀nh, đ ng c , r le, x ĺ tín hi u h̀nh nh, RFID, ́p d ng gi i thu t đi u khi n, c ng nh cân ch nh ćc thông s

v i k t qu mong mu n cu i c̀ng l̀ đ t đ c m t mô h̀nh bãi đ xe hòn thi n v̀ t i u

nh t

B MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH 1

Ch ng 1 T NG QUAN

Theo s li u th ng kê s b c a T ng c c H i quan, trong th́ng 7/2018, c n c

nh p g n 5.700 ô tô nguyên chi c ćc lo i, xu t x t Th́i Lan (chi m 51%), xu t x

t Indonesia (chi m 31%), xu t x t H̀n Qu c (chi m 8%)[1*],… i u ǹy ch ng

t t̀nh h̀nh s l ng xe ô tô n c ta t ng kh́ nhanh T nh ng s li u trên đòi h i

nh ng y u t c s h t ng ph i đ́p ng cho s t ng tr ng đó, đ c bi t l̀ v n đ v bãi đ u xe M t trong nh ng ph ng ph́p nh m gi i quy t nh ng khó kh n ǹy l̀

vi c ng d ng s ph́t tri n c a khoa h c k thu t, công ngh cao v̀o trong xây d ng

c s h t ng C th h n, c n xây d ng nh ng bãi đ u xe mang tính hi n đ i, t đ ng cao v̀ tính an tòn đ c đ t lên h̀ng đ u ng th i, nh ng bãi đ u xe nh v y c n

ph i đ́p ng v a mang tính kinh t , v a ph̀ h p v i th c ti n nh ti t ki m qu đ t xây d ng, tính c nh quan,

Th a h ng nh ng th̀nh qu đi tr c v̀ mong mu n ́p d ng nh ng ki n th c

đã h c v̀o th c t đ gi i quy t nh ng v n đ nêu trên, chúng em quy t đ nh nghiên

c u v̀ thi công đ t̀i: “Thi t k v̀ thi công mô h̀nh đi u khi n, giám sát bãi gi

xe ô tô t đ ng”

1.2 M C TIÊU

ng d ng nh ng tính n ng v t tr i c a PLC, ćc thi t b t đ ng nh c m

bi n, công t c hành trình, r le trung gian, đ ng c ,… đ th c hi n m t mô h̀nh bãi

gi xe ô tô mang tính t đ ng cao, có kh n ng t đ ng c t xe v̀ tr xe Ngòi ra, v i

đ t̀i ǹy nhóm còn ng d ng công ngh RFID v̀ x ĺ nh nh n di n bi n s xe đ

t ng c ng tính b o m t cho h th ng

Trong đ t̀i ǹy, nhóm s ti n h̀nh nghiên c u ćc n i dung nh sau:

• N I DUNG 1: Thu th p d li u v nhu c u s d ng xe ô tô ć nhân v̀ ćc bãi

gi xe hi n nay

• N I DUNG 2: T̀m hi u u v̀ nh c đi m c a m t s bãi gi xe ô tô đang đ c

khí đ gia công mô h̀nh

− Kích th c mô h̀nh nh g n: chi u cao 70cm, chi u r ng 60cm v̀ chi u d̀i

75cm

− Ch có 6 v trí đ c t xe

− S d ng lo i đ ng c DC gi m t c 24V có h p s đi k̀m đ v n h̀nh h th ng

− Nhóm không thi công t đi n v̀ có m t s linh ki n, thi t b m n phòng th c

h̀nh c a khoa, không th th́o r i kh i b thí nghi m

Tr̀nh b̀y, phân tích u nh c đi m c a ćc ph ng ́n bãi đ xe ô tô hi n có

trên th tr ng, t đó ch n ra ph ng ́n ph̀ h p cho đ t̀i Gi i thi u m t s ĺ

thuy t liên quan v̀ nh ng ph n c ng c n s d ng cho đ t̀i

Xây d ng s đ kh i, tr̀nh b̀y nguyên ĺ ho t đ ng c a h th ng Thi t k v̀

l a ch n linh ki n ph̀ h p cho t ng kh i Xây d ng s đ nguyên ĺ cho t ng kh i

v̀ tòn b h th ng

Tr̀nh b̀y ćc b c thi công mô h̀nh hòn ch nh t ph n c ng đ n ph n m m

Xây d ng l u đ gi i thu t, ph ng tr̀nh tính tón ćc thông s c th , x ĺ tín hi u v̀ l p tr̀nh cho PLC, vi đi u khi n

− Ch ng 5: K t qu , nh n ét v̀ đ́nh gí

Tr̀nh b̀y nh ng k t qu đ t đ c (c u trúc mô h̀nh, giao di n ph n m m) Sau

đó đ a ra nh n xét t ng th v đ t̀i c ng nh nh ng đ́nh gí d a trên ćc m c tiêu

đã đ t ra ban đ u

Tr̀nh b̀y nh ng u nh c đi m c a tòn b h th ng T đó đ a ra k t lu n v̀

h ng ph́t tri n cho đ t̀i

▪ B i đ ng i chuy n quanh tòa nh̀

Ph ng ́n ǹy kh́ c đi n, v i c u trúc thi t k l̀ m t tòn nh̀ h̀nh tr nhi u

t ng l̀ đ ng cho xe di chuy n Kh́ch h̀ng s t ĺi xe v̀o ra v trí đ , có nhân viên

bán vé và ghi l i bi n s xe

B MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH 5

Hình 2.2 Ph ng ́n bãi đ d ng di chuy n quanh tòa nhà

- u đi m: gi đ c nhi u xe, chi phí v n hành th p, ti t ki m di n tích

- Nh c đi m: ô nhi m môi tr ng, tính an toàn, t đ ng không cao

▪ B i đ d ng th́p

ây l̀ ph ng ́n đ xe t đ ng r t ph bi n, v i di n tích đ t không l n v n

có th đ đ c r t nhi u xe C u trúc thi t k g m nhi u tháp, m i tháp có nhi u t ng

và m i t ng gi đ c m t xe Ćc xe v̀o ra đ c c c u nâng h d ch chuy n

Ph ng ́n ǹy đang l̀ xu h ng ng̀y nay, v i c u trúc thi t k h̀nh th́p tr , chia ra nhi u t ng v̀ m i t ng đ đ c r t nhi u xe Xe v̀o ra đ c di chuy n t

đ ng b i m t c c u nâng h

Hình 2.4 Ph ng ́n bãi đ d ng h̀nh tr

- u đi m: tính th m m cao, đ đ c nhi u xe, ti t ki m di n tích

- Nh c đi m: chi phí đ u t cao, b o tr̀, b o d ng ph c t p

2.1.2 Ph ng ́n l a ch n

Hình 2.5 Ph ng ́n bãi đ d ng th́p x p t ng c a nhóm

B MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH 7

chí: ti t ki m di n tích, hi u qu kinh t theo th i gian, tính t đ ng cao Do đó

ph ng ́n bãi đ d ng th́p đ c s d ng v̀o đ tài c a nhóm

2.2 C ́c c s ĺ thuy t liên quan

2.2.1 Gi i thi u v ngôn ng C# và m t s công c liên quan

a Ngôn ng C# v ̀ NET Framework [2*]

C# là m t ngôn ng h ng đ i t ng trong sáng và an toàn cho phép các nhà

phát tri n d xây d ng m t lo t các ng d ng an toàn và m nh m ch y trên NET Framework Có th s d ng C# đ t o ra các ng d ng truy n th ng Windows, d ch

v Web XML, thành ph n phân ph i ng d ng d ng clientserver, ng d ng c s d

li u, và nhi u h n th n a NET Framework là m t n n t ng phát tri n ph bi n đ

xây d ng các ng d ng cho Windows, Windows Store, Windows Phone, Windows Server, và Windows Azure N n t ng NET Framework bao g m ngôn ng l p trình C# và Visual Basic, Common Language Runtime và m t l p th vi n r ng l n

b Th vi n S7.NET [3*]

S7.Net l̀ tr̀nh đi u khi n PLC ch ho t đ ng v i PLC v̀ ch v i k t n i Ethernet i u ǹy có ngh a l̀ plc c a b n ph i có CPU Profinet ho c th bên ngòi profinet (th CPxxx) S7.Net đ c vi t hòn tòn b ng C#, v̀ v y b n có th g l i

d d̀ng m̀ không c n ph i thông qua ćc b n g c

S7.Net t ng thích v i S7-200, S7-300, S7-400, S7-1200, S7-1500

S7.Net hi n th m t l p có tên Plc ch a t t c ćc ph ng th c m̀ chúng ta có

th s d ng đ giao ti p v i PLC

k t n i v̀ ng t k t n i, b n có th s d ng ćc h̀m Open() v̀ Close(), đ giao ti p, b n có th s d ng b t k ph ng th c ǹo đ đ c v̀ ghi ćc bi n t b

Windows, Linux, Mac OS X, iOS, i n tho i Android và Windows

4 Nh b c trên ta đã có ćc đ ng vi n xung quanh các ký t , t ćc đ ng vi n

này ta c t riêng l t ng ký t c a bi n s xe Th ng các bi n s xe hi n t i th ng

B MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH 9

M t thi t b hay m t h th ng RFID đ c c u t o b i hai thành ph n chính là

thi t b đ c (reader) và thi t b phát mã RFID có g n chip hay còn g i là tag Thi t b

đ c đ c g n antenna đ thu - ph́t sóng đi n t , thi t b ph́t mã RFID tag đ c g n

v i v t c n nh n d ng, m i thi t bi RFID tag ch a m t mã s nh t đ nh và không

Th chip (tag) RFID ch a r t nhi u mã nh n d ng kh́c nhau, thông th ng l̀

32 bit t ng ng v i h n 4 t mã s kh́c nhau Ngòi ra khi xu t x ng m i th chip RFID đ c ǵn m t mã s kh́c nhau Do v y, khi m t v t đ c g n chip RFID th̀

cho qu n ĺ nh : qu n ĺ nh̀ ḿy, qu n ĺ th vi n, qu n ĺ ch m công, qu n ĺ bãi

gi xe, qu n ĺ nh̀ n, qu n ĺ sinh viên, qu n ĺ b nh vi n, khóa c a d̀ng công ngh RFID, ch ng tr m xe ḿy, …

2.2.3 C ́c chu n giao ti p truy n d li u [5*]

a Chu n giao ti p USB

▪ Gi i thi u

USB (Universal Serial Bus) là m t chu n k t n i tu n t đa d ng trong máy

tính USB s d ng đ k t n i các thi t b ngo i vi v i ḿy tính, chúng th ng đ c

thi t k d i d ng ćc đ u c m cho các thi t b tuân theo chu n c m-và-ch y mà v i tính n ng c m nóng thi t b (n i và ng t các thi t b không c n ph i kh i đ ng l i h

th ng)

▪ c đi m

Cho phép m r ng 127 thi t b k t n i cùng vào m t máy tính thông qua m t

c ng USB duy nh t

V i USB 2.0 chu n t c đ cao, đ ng truy n đ t t c đ t i đa đ n 480 Mbps

Cáp USB g m hai s i ngu n (+5V và dây chung GND) cùng m t c p g m hai

s i dây xo n đ mang d li u Trên s i ngu n, máy tính có th c p ngu n lên t i

500mA đi n áp 5V m t chi u (DC)

Nh ng thi t b tiêu th công su t th p (ví d : chu t, bàn phím, loa máy tính công su t th p ) đ c cung c p đi n n ng ho t đ ng tr c ti p t các c ng USB mà

không c n có s cung c p ngu n riêng V i các thi t b c n s d ng ngu n công su t

l n (nh ḿy in, ḿy quét ) không s d ng ngu n đi n t đ ng truy n USB nh

ngu n chính c a chúng, lúc ǹy đ ng truy n ngu n ch có tác d ng nh m t s so

sánh m c đi n th c a tín hi u

Nh ng thi t b USB có đ c tính c m nóng, đi u ǹy có ngh a các thi t b có th

đ c k t n i (c m vào) ho c ng t k t n i (rút ra) trong m i th i đi m m̀ ng i s

d ng c n mà không c n ph i kh i đ ng l i h th ng

Nhi u thi t b USB có th đ c chuy n v tr ng thái t m ng ng ho t đ ng khi

máy tính chuy n sang ch đ ti t ki m đi n

B MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH 11

SPI là m t chu n truy n thông n i ti p t c đ cao do hãng Motorola đ xu t

ây l̀ ki u truy n thông Master-Slave, trong đó có 1 chip Master đi u ph i quá trình

truy n thông v̀ ćc chip Slaves đ c đi u khi n b i chip Master, vì th truy n thông

ch x y ra gi a Master và Slave SPI là m t cách truy n song công (full duplex), ngh a

là t i cùng m t th i đi m, quá trình truy n và nh n có th x y ra đ ng th i SPI đôi khi đ c g i là chu n truy n thông “4 dây” v̀ có 4 đ ng giao ti p trong chu n này

đó l̀ SCK (Serial Clock), MISO (Master Input Slave Output), MOSI (Master Ouput

Slave Input) và SS (Slave Select)

- SCK: Xung gi nh p cho giao ti p SPI, vì SPI là chu n truy n đ ng b nên

c n 1 đ ng gi nh p, m i nh p trên chân SCK báo 1 bit d li u đ n ho c đi S t n

t i c a chân SCK giúp quá trình truy n ít b l i và vì th t c đ truy n c a SPI có th

đ t r t cao Xung nh p ch đ c t o ra b i chip Master

- MISO – Master Input / Slave Output: n u l̀ chip Master th̀ đây l̀ đ ng Input

còn n u là chip Slave thì l i là Output MISO c a Master v̀ ćc Slaves đ c n i tr c

ti p v i nhau

- MOSI – Master Output / Slave Input: n u l̀ chip Master th̀ đây l̀ đ ng

Output còn n u là chip Slave thì là Input MOSI c a Master và các Slaves đ c n i

tr c ti p v i nhau

- SS – Slave Select: SS l̀ đ ng ch n Slave c n giao ti p, trên các chip Slave

đ ng SS s m c cao khi không làm vi c N u chip Master kéo đ ng SS c a m t Slave ǹo đó xu ng m c th p thì vi c giao ti p s x y ra gi a Master v̀ Slave đó

Ch có 1 đ ng SS trên m i Slave nh ng có th có nhi u đ ng đi u khi n SS trên

Master, tùy thu c vào thi t k c a ng i d̀ng

c Chu n giao ti p Enthernet

Ethernet là 1 công ngh m ng c c b (LAN) nh m chuy n thông tin gi a các máy tính v i t c đ t 10 đ n 100 Mbps Hi n th i công ngh Ethernet th ng đ c

s d ng nh t là công ngh s d ng ćp đôi xo n 10-Mbps Công ngh truy n thông

10-Mbps s d ng h th ng ćp đ ng tr c c l n, ho c ćp đôi, ćp s i quang T c đ

chu n cho h th ng Ethernet hi n nay là 100-Mbps

T khi chu n Ethernet ra đ i, ćc đ c tính k thu t và trình t đ xây d ng nên

1 m ng Ethernet đã tr nên d d̀ng h n đ i v i m i ng i Nh ng đ c tính này cùng

cho s ng d ng r ng rãi c a Ethernet trong n n công nghi p máy tính

Ph n l n các hãng s n xu t máy tính ngày nay trang b cho s n ph m c a h thi t b 10-Mbps Ethernet khi n cho thi t b c a h có th s n sàng k t n i vào m ng Ethernet c c b Khi chu n Ethernet 100-Mbps đã tr nên ph bi n h n th̀ ḿy tính

đ c trang b các thi t b Ethernet ho t đ ng c hai t c đ 10-Mbps và 100-Mbps

Nh ng qu n lí viên m ng Ethernet ngày nay c n thi t ph i bi t liên k t m t s l ng

l n các máy tính l i v i nhau b ng công ngh m ng thi t b trung gian R t nhi u

m ng LAN ngày nay h tr ćc ḿy tính đ c s n xu t b i nhi u hãng khác nhau,

tuy nhiên c n ph i đ m b o đ c s t ng thích gi a các dòng máy tính

2.2.4 Gi i thi u m t s ph n m m l p tr ̀nh

Hình 2.8 Giao di n c a Microsoft Visual Studio 2017

Visual studio l̀ m t trong nh ng công c h tr l p tr̀nh r t n i ti ng nh t hi n nay c a Mcrosoft v̀ ch a có m t ph n m m ǹo có th thay th đ c nó Visual Studio đ c vi t b ng 2 ngôn ng đó chính l̀ C# v̀ VB+ ây l̀ 2 ngôn ng l p tr̀nh giúp ng i d̀ng có th l p tr̀nh đ c h th ng m t ćc d d̀ng v̀ nhanh chóng

nh t thông qua Visual Studio

B MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH 13

Microsoft T khi ra đ i đ n nay, Visual Studio đã có r t nhi u ćc phiên b n s d ng kh́c nhau i u đó, giúp cho ng i d̀ng có th l a ch n đ c phiên b n t ng thích

v i dòng ḿy c a m̀nh c ng nh c u h̀nh s d ng ph̀ h p nh t

Bên c nh đó, Visual Studio còn cho phép ng i d̀ng có th t ch n l a giao

di n chính cho ḿy c a m̀nh t̀y thu c v̀o nhu c u s d ng

▪ M t s tính n ng

- Biên t p mã

Gi ng nh b t k m t IDE kh́c, Visual Studio g m có m t tr̀nh so n th o mã

h tr tô śng cú ph́p v̀ hòn thi n m b ng ćc s d ng IntelliSense không ch cho ćc h̀m, bi n v̀ ćc ph ng ph́p m̀ còn s d ng cho ćc c u trúc ngôn ng nh truy v n ho c vòng đi u khi n

- Tr̀nh g l i

Visual Studio có m t tr̀nh g l i có tính n ng v a l p tr̀nh g l i c p máy và

g l i c p mã ngu n Tính n ng ǹy ho t đ ng v i c hai mã qu n ĺ gi ng nh ngôn

ng ḿy v̀ có th s d ng đ g l i ćc ng d ng đ c vi t b ng ćc ngôn ng đ c

h tr b i Visual Studio

- Thi t k

+ Windows Forms Designer

c s d ng v i m c đích xây d ng GUI s d ng Windows Forms, đ c b trí d̀ng đ xây d ng ćc nút đi u khi n bên trong ho c c ng có th khóa chúng v̀o bên c nh m u i u khi n tr̀nh b̀y d li u có th đ c liên k t v i ćc ngu n d

Hình 2.9 Giao di n c a Microsoft SQL Sever 2017

SQL Server là vi t t t c a Structure Query Language, nó là m t công c qu n

lý d li u đ c s d ng ph bi n nhi u l nh v c H u h t các ngôn ng b c cao đ u

có trình h tr SQL nh Visual Basic, Oracle, Visual C Ćc ch ng tr̀nh ng d ng

và các công c qu n tr c s d li u (CSDL) cho phép ng i s d ng truy nh p t i

c s d li u mà không c n s d ng tr c ti p SQL Nh ng nh ng ng d ng đó khi

ch y ph i s d ng SQL

▪ c đi m c a SQL Server

- SQL là ngôn ng t a ti ng Anh

- SQL là ngôn ng phi th t c, nó không yêu c u ta cách th c truy nh p c s d

li u nh th nào T t c các thông báo c a SQL đ u r t d s d ng và ít kh n ng m c

l i

- SQL cung c p t p l nh phong phú cho các công vi c h i đ́p d li u

+ Chèn, c p nh t, xoá các hàng trong m t quan h

+ T o, s a đ i, thêm v̀ xó ćc đ i t ng trong c s d li u

+ i u khi n vi c truy nh p t i c s d li u v̀ ćc đ i t ng c a c s d li u

đ đ m b o tính b o m t c a c s d li u

C t v i tên g i và ki u d li u (ki u dl c a m i c t là duy nh t) x́c đ nh t o nên c u

trúc c a b ng (Ta có th dùng l nh Desc[ribe] TABLE-name đ xem c u trúc c a

b ng, ph n tu ch n có th đ c b trong Oracle) Khi b ng đã đ c t ch c h th ng

cho m t m c đích ǹo đó có m t c s d li u

Hình 2.10 Giao di n c a ph n m m TIA Portal V13

TIA Portal (Total Intergrated Automation Portal) là ph n m m c s tích h p

t t c các ph n m m l p trình cho các h t đ ng hóa và truy n đ ng đi n: PLC, HMI,

Inverter c a Siemens

c thi t k v i giao di n thân thi n ng i s d ng, l n đ u làm quen thì r t

r i m t b i r t nhi u tính n ng v̀ t́c v c a nó, nh ng khi l̀m quen nhi u r i thí đúng l̀ r t ti n, t t c trong m t T t c các b đi u khi n PLC, HMI, Inverter đ u

đ c c u hình trên TIA Portal V13, t o ra s nh t quán trong vi c l p trình, c u hình

s n ph m

Các gói ph n m m có trong TIA Portal

đ l p trình và mô ph ng PLC S7-1200, S7-300, S7-400

ậ SIMATIC WinCC Professional V13: L p trình giao di n HMI và IPC

ậ SIMATIC Start Driver V13: C u hình bi n t n Siemens

Hình 2.11 Giao di n c a ph m m m Arduino IDE 1.8.5

Các thi t b d a trên n n t ng Arduino đ c l p trình b ng ngôn ng riêng

Ngôn ng này d a trên ngôn ng Wiring đ c vi t cho ph n c ng Và Wiring l i là

m t bi n th c a C/C++ M t s ng i g i nó là Wiring, m t s khác thì g i là C hay C/C++ v̀ đ i ng ph́t tri n Arduino g i là ngôn ng Arduino Ngôn ng Arduino

b t ngu n t C/C++ ph bi n hi n nay do đó r t d h c, d hi u l p tr̀nh c ng

nh g i l nh và nh n tín hi u t m ch Arduino, nhóm phát tri n d ́n ǹy đã c ng

c p đ n cho ng i dùng m t môi tr ng l p tr̀nh Arduino đ c g i là Arduino IDE

(Intergrated Development Environment)

Arduino IDE là ph n m m d̀ng đ l p tr̀nh cho Arduino Môi tr ng l p trình

Arduino IDE có th ch y trên ba n n t ng ph bi n nh t hi n nay là Windows, Macintosh OSX và Linux Do có tính ch t ngu n m nên môi tr ng l p trình này

hoàn toàn mi n phí và có th m r ng thêm b i ng i dùng có kinh nghi m Ngôn

ng l p trình có th đ c m r ng thông qua ćc th vi n C++ Và do ngôn ng l p

B MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH 17

nhúng thêm code vi t b ng AVR v̀o ch ng tr̀nh n u mu n

2.3 Gi i thi u ph n c ng

V i đ t̀i ǹy, nhóm s s d ng m t s thi t b ph n c ng sau

- Thi t b x ĺ trung tâm: PLC

- Thi t b đ u v̀o: thi t b đ c th RFID, camera, c m bi n quang, công t c h̀nh

tr̀nh

- Thi t b đ u ra: ng c DC gi m t c (có h p s ), r le trung gian

2.3.1 Thi t b x l ́ trung tâm ậ PLC [6*]

▪ Gi i thi u

PLC (Programmable Logic Controller), là thi t b đi u khi n l p trình đ c, nó

có kh n ng th c hi n linh ho t các thu t toán thông qua m t ngôn ng l p trình

Ng i s d ng có th t o ra ch ng tr̀nh l p trình hàng lo t các s ki n, thao tác Ćc thao t́c ǹy đ c kích ho t khi có tác nhân kích thích ho c có th ho t đ ng có

th i gian tr (th i gian đã đ nh ho c các s ki n đ c đ m)

PLC thích h p nh t cho đi u khi n logic (thay th ćc r le), song c ng có ch c

n ng đi u ch nh (nh PID, ) v̀ ćc ch c n ng tính tón kh́c Lúc đ u, PLC ch

y u đ c ng d ng trong ćc ng̀nh công nghi p ch t o, đi u khi n ćc qú tr̀nh r i

r c Trong ćc h SCADA, PLC ph́t huy đ c nhi u u đi m v̀ th m nh L ch s ph́t tri n c a PLC nh sau:

- 1968: Richard Morley sáng t o ́ t ng PLC cho General

- 1969: PLC đ u tiên (Allen Bradley và Bedford) đ c GM s d ng trong công

nghi p ô-tô (128 DI/DO, 1kByte b nh )

- 1971: ng d ng PLC đ u tiên ngoài công nghi p ô-tô

- 1976: L n đ u tiên s d ng trong h th ng phân c p đi u khi n dây chuy n

- Ho t đ ng t t trong môi tr ng công nghi p

- Giao ti p đ c v i nhi u thi t b , máy tính, m ng và các thi t b đi u khi n khác

B MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH 19

giao ti p m ng, truy n thông, mô đun ghép n i các mô đun ch c n ng đ x lý tín

hi u nh mô đun k t n i v i các can nhi t, mô đun đi u khi n đ ng c b c, mô đun

k t n i v i encoder, mô đun đ m xung vào, …

- Theo s l ng ćc đ u vào/ra ta có th phân PLC thành b n lo i sau:

+ Micro PLC là lo i có d i 32 kênh vào/ra

+ PLC nh có đ n 256 kênh vào/ra

+ PLC trung b̀nh có đ n 1024 kênh vào/ra

+ PLC có đ n trên 1024 kênh vào/ra

▪ Nguyên l ́ ho t đ ng

Tr ng thái ngõ vào c a PLC đ c phát hi n v̀ đ c l u v̀o b nh đ m, (b

nh trong PLC g m các thành ph n nh sau: ROM, EPROM, EEOROM PLC) th c

hi n các l nh logic trên các tr ng thái c a chúng v̀ thông qua ch ng tr̀nh tr ng thái, ng̃ ra đ c c p nh t và l u v̀o b nh đ m Sau đó, tr ng thái ngõ ra trong b nh

đ m đ c d̀ng đ đóng/m các ti p đi m kích ho t các thi t b t ng ng Nh v y,

t t c ho t đ ng c a các thi t b đ c đi u khi n hoàn toàn t đ ng theo ch ng tr̀nh

trình chuyên d ng

Nh h at đ ng theo ch ng tr̀nh nên PLC có th đ c ng d ng đ đi u khi n

nhi u thi t b máy móc khác nhau Ch c n thay đ i ch ng tr̀nh đi u khi n và cách

k t n i thì chính PLC đó đ đi u khi n thi t b , hay ḿy móc kh́c C ng nh v y,

n u mu n thay đ i quy lu t ho t đ ng c a máy móc, thi t b hay h th ng s n xu t t

đ ng, r t đ n gi n, ch c n thay đ i ch ng tr̀nh đi u khi n Ćc đ i t ng mà PLC

có th đi u khi n đ c r t đa d ng, t ḿy b m, ḿy c t, máy khoan, lò nhi t,… đ n

các h th ng ph c t p nh : b ng t i, h th ng chuy n m ch t đ ng (ATS), thang

máy, dây chuy n s n xu t,…

2.3.2 C m bi n quang [7*]

▪ Gi i thi u

C m bi n quang đi n (Photoelectric Sensor) th c ch t chúng là do các linh ki n quang đi n t o thành Khi có ánh sáng thích h p chi u vào b m t c a c m bi n

quang, chúng s thay đ i tính ch t Tín hi u quang đ c bi n đ i thành tín hi u đi n

nh hi n t ng phát x đi n t c c catot (Cathode) khi có m t l ng ánh sáng chi u

vào T đó c m bi n s đ a ra đ u ra đ t́c đ ng theo yêu c u công ngh

C m bi n quang đi n có nh ng u đi m sau:

B MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH 21

Thông th ng b thu sáng là m t phototransistor (transistor quang) B ph n

này c m nh n ánh sáng và chuy n đ i thành tín hi u đi n t l Hi n nay nhi u lo i

c m bi n quang s d ng m ch ng d ng tích h p chuyên d ng ASIC (Application Specific Integrated Circuit) M ch này tích h p t t c b ph n quang, khu ch đ i,

ậ C m bi n quang thu phát (Through-beam sensor)

ậ C m bi n quang ph n x g ng (Retro – reflection sensor)

ậ C m bi n quang khu ch tán (Diffuse reflection sensor)

C m bi n quang đóng vai trò r t quan tr ng trong l nh v c công nghi p t đ ng

hóa ng d ng ch y u c a c m bi n quang l̀ d̀ng đ phát hi n nhi u d ng v t th

khác nhau, phát hi n đo l ng kho ng cách hay phát hi n t c đ c a đ i t ng,…

ậ C m bi n quang Omron: E3F3, E3X, E3Z, E3Z-L, E3Z-G, E3X-DA-S, E3JK,…

ậ C m bi n quang Hanyoung: PS, PY, PZ1, PL-D, PE, PW, PN, PTX,

đ ng ho t đ ng c a m t dòng đi n hay m t đ ng c ǹo đó m̀ đ n v trí c a công

t c s có s thay đ i x y ra Có th t t, có th chuy n h ng, có th quay v̀ có th chuy n hóa đ c t đ ng c th̀nh tín hi u

Công t c h̀nh tr̀nh kh́c v i công t c thông th ng đó l̀ không duy tr̀ đ c

B MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH 23

ban đ u Có th l y ví d đ n gi n cho ćc b n có th h̀nh dung đó l̀ công t c h̀nh tr̀nh trong ćc t lanh, khi m c a ra đ̀n śng, khi đóng ćnh t l i th̀ đ̀n t t,…

▪ C u t o

V̀ l̀ m t lo i công t c nên nó có đ y đ ćc b ph n c a m t công t c đi n b̀nh

th ng Ngòi ra có thêm 1 b ph n đó l̀ c n t́c đ ng Công t c h̀nh tr̀nh l̀ lo i công t c có 3 chân Chân COM, chân t o v i chân COM th̀nh ti p đi m NC (th ng đóng), chân còn l i t o v i chân COM th̀nh ti p đi m NO (th ng m )

▪ Phân lo i

Có nhi u ch ng lo i công t c h̀nh tr̀nh t̀y theo ng d ng riêng bi t có th ph̀

h p v i t ng ng d ng v kích th c, ch c n ng, v̀ môi tr ng ho t đ ng

– Theo hãng s n xu t: Omron, Hanyoung,…

– Theo ki u d́ng: d ng g t, d ng nh n, d ng kéo v̀ treo, th ng đóng th ng

m , công t c quang,…

– Theo t́c đ ng: công t c h̀nh tr̀nh c n t ng đ a, công t c h̀nh tr̀nh c n

ph i kéo, công t c h̀nh tr̀nh c n lò xo,…

Công t c h̀nh tr̀nh đ c ng d ng r t r ng rãi trong m i ng̀nh ngh s n xu t

nh ng̀nh xây d ng, khai th́c khóng s n, khai th́c than đ́, ćc ng̀nh công nghi p

n ng, thi t b nâng, thi t b b́n t i đ có th ki m sót đ c t c đ , h̀nh tr̀nh, an

toàn

H̀nh 2.16 M t s

lo i công t c h̀nh

tr̀nh thông d ng