THI CÔNG hệ THỐNG rửa XE máy tự ĐỘNG

TRƯỜNG ĐẠI ĐẠI HỌC HỌC DUY DUY TÂN TÂN TRƯỜNG KHOA ĐIỆN ĐIỆN –– ĐIỆN ĐIỆN TỬ TỬ KHOA NGUYỄN MINH QN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THI CƠNG HỆ THỐNG RỬA XE MÁY TỰ ĐỘNG THI CÔNG HỆ THỐNG RỬA XE MÁY TỰ ĐỘNG CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG KHÓA LUẬN CỬ NHÂN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GVHD: PGS.TS HOÀNG NGỌC HÀ SVTH: NGUYỄN MINH QUÂN LỚP: K23EDT2 MSSV: 23211711513 ĐÀ NẴNG, 2021 ĐÀ NẴNG, 2021 LỜI CẢM ƠN Quá trình làm đồ án tốt nghiệp giai đoạn quan trọng Đồ án tốt nghiệp tiền đề để trang bị cho em kỹ nghiên cứu, kiến thức quý báu cho trình làm việc sau Trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện – Điện Tử trường Đại Học Duy Tân, đặc biệt thầy cô chuyên ngành Điện Tự Động tận tình dạy trang bị cho em kiến thức cần thiết, làm tảng cho việc thực đồ án tốt nghiệp này, truyền đạt kiến thức chuyên môn giúp em định hướng theo hiểu biết khả để em thực tốt đề tài “Thi công hệ thống rửa xe máy tự động” Xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Hoàng Ngọc Hà tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, định hướng tư cách làm việc khoa học có hiệu cho em Đây lời góp ý q báu khơng suốt q trình thực làm đồ án tốt nghiệp, mà hành trang để em tiếp tục trình học tập làm việc tới LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thực em Các số liệu, kết nêu đồ án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Giảng viên hướng dẫn PGS.TS Hoàng Ngọc Hà Sinh viên thực Nguyễn Minh Quân MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học đề tài Dự kiến kết đạt khả ứng dụng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RỬA XE MÁY 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Giới thiệu hệ thống phân loại sản phẩm 1.2.1 Hệ thống rửa xe máy tự động GO&GO 1.2.2 Hệ thống rửa xe máy tự động VIETWASH CHƯƠNG 2-TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PHẦM MỀM TIA PORTAL 2.1 Bộ điều khiển PLC 2.1.1 Bộ điều khiển Logic khả trình PLC5 2.1.2 Tính ưu việt việc sử dụng PLC 2.1.3 Lợi ích việc sử dụng PLC 2.1.4 Ưu nhược điểm lập trình điều khiển hệ thống PLC 2.1.5 Cấu trúc PLC 2.1.6 Nguyên lý hoạt động PLC 10 2.2 Giới thiệu điều khiển PLC S7-1200 10 2.3 Các module hệ PLC S7-1200 11 2.3.1 Giới thiệu module CPU 11 2.3.2 Signal board PLC SIMATIC S7-1200 12 2.3.3 Module xuất nhập tín hiệu Signal Modules 12 2.3.4 Module truyền thông 12 2.4 Làm việc với phần mềm TIA Portal HMI 12 2.4.1 Giới thiệu SIMATIC STEP Basic-tích hợp lập trình PLC HMI 2.4.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP 12 12 2.4.3 Cách tạo project TIA Portal 13 CHƯƠNG - PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 18 3.1 Phân tích phương án thiết kế 18 3.1.1 Thiết kế mơ hình 3D 18 3.2 Phân tích phương án chọn thiết bị cho mơ hình 19 3.2.1 Nhơm định hình 20x20 19 3.2.2 Phương án lựa chọn Động 19 3.2.3 Phương án lựa chọn Cảm biến 20 3.2.4 Phương án lựa chọn Cơng tắc hành trình 21 3.2.5 Phương án lựa chọn thiết bị hệ thống 23 3.2.5.1 Rơle trung gian 23 3.2.5.2 Nút nhấn đèn báo 24 3.2.6.3 Co nối ống khí nén 24 3.2.6.4 Bơm nước mini ZUKUI 25 3.2.7 Phương án lựa chọn truyền động 25 3.2.8 Phương án lựa chọn điều khiển hệ thống 27 3.2.9 Phương án lựa chọn nguồn DC 28 CHƯƠNG 4-TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 29 4.1 Thiết kế phần khí .29 4.1.1 Thiết kế hệ thống truyền động 29 4.2 Thiết kế hệ thống điều khiển mơ hình 31 4.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 31 4.2.2 Lưu đồ thuật toán 32 4.4 Bảng vẽ sơ đồ đấu dây hệ thống 33 4.5 Bảng phân công đầu vào/ra cho PLC 33 4.6 Giao diện điều khiển giám sát WinCC 33 CHƯƠNG 5-KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ MƠ HÌNH .36 5.1 Mơ hình thực tế hệ thống .36 5.2 Kiểm tra chạy thử mơ hình 37 5.3 Đánh giá sản phẩm .37 5.4 Nguyên nhân biện pháp khắc phục 38 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 39 KẾT LUẬN 39 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 39 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Tài liệu tham khảo 40 DANH MỤC HÌNH ẢN Hình 1.1 Hệ thống rửa xe máy tự động GO&GO Hình 1.2 Hệ thống rửa xe máy tự động VIETWASH Hình 2.1-Sơ đồ hệ điều khiển logic đấu dây [TL 1,tr9,Hình 1.1] Hình 2.2-Sơ đồ cấu trúc PLC [TL 2,tr11,Hình 1.4] Hình 2.3-Thơng tin CPU 1211C/1212C 12 Hình 2.5-Phần mềm TIA Portal V14 .13 Hình 2.6-Cách tạo project 13 Hình 2.7-Cách đặt tên cho project 13 Hình 2.8-Cách tạo configure a device 14 Hình 2.9- Cách tạo add new device 14 Hình 2.10-Cách chọn loại CPU PLC 15 Hình 2.11-Cửa sổ New Project .15 Hình 2.12-Cửa sổ làm việc program block 16 Hình 2.13-Cửa sổ cài đặt tên địa liệu tag 16 Hình 2.14-Viết chương trình 16 Hình 2.15-Nạp chương trình 17 Hình 3.1- Mơ hình 3D hệ thống 18 Hình 3.2-Nhơm định hình 20x20 19 Hình 3.3-Động DC KM3448A 19 Hình 3.4-Cảm biến E3F-DS10P1 21 Hình 3.5- Cơng tắc hành trình Omron 22 Hình 3.6-Rơle trung gian 23 Hình 3.7-Nút nhấn 24 Hình 3.8-Đèn báo 24 Hình 3.9-Co nối ống khí nén 24 Hình 3.10-Bơm mini ZUKUI 25 Hình 3.11-Bộ truyền động đai xích 25 Hình 3.12-Bộ truyền động đai cao su 26 Hình 3.13-CPU PLC S7-1200 .27 Hình 3.14-Nguồn 24VDC 5A 28 Hình 3.15-Nguồn 12VDC 15A 28 Hình 4.1-Thiết kế truyền đai xích .29 Hình 4.2-Sơ đồ khối hệ thống 31 Hình 4.3-Lưu đồ thuật tốn 32 Hình 4.5-Sơ đồ đấu dây PLC 33 Hình 4.6-Màn hình giám sát WinCC .34 Hình 4.6.1-Công đoạn phun rửa nước 34 Hình 4.6.2-Cơng đoạn phun bọt tuyết 35 Hình 5.1-Mơ hình thực tế 36 Hình 5.2-Tủ điện 36 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4.1-Bảng phân công Vào/Ra PLC 33 Bảng 5.1-Bảng thực nghiệm 37 Hình 3.12-Bộ truyền động đai cao su KẾT LUẬN: Bộ truyền xích có ưu điểm sau: + Có thể làm việc tải đột ngột, hiệu suất cao hơn, khơng có tượng trượt + Khơng địi hỏi phải căng xích, lực tác dụng lên trục ổ nhỏ + Kích thước truyền nhỏ truyền đai truyền cơng suất số vịng quay + Bộ truyền xích truyền cơng xuất nhờ vào ăn khớp xích đĩa nhơng, góc ơm khơng có vị trí quan trọng truyền đai truyền cơng suất chuyển động cho nhiều đĩa xích đồng dẫn Bộ truyền động đai cao su: + Nhỏ nhẹ + Giá thành rẻ Nhược điểm: - Bộ truyền xích với hệ thống nhơng đĩa xích xích có nhược điểm theo nguyên lý cấu tạo phân bổ điểm bố trí xích - nhánh xích hệ thống truyền động xích với đĩa xích khơng theo đường trịn (với hệ thống nhơng đĩa xích trở lên) Do đó, vào khớp khớp, mắt xích xoay tương lề xích bị mòn, gây nên tải trọng phụ thụ động, ồn làm việc, có tỷ số truyền tức thời thay đổi nên vận tốc tức thời xích bánh xích bị dẫn thay đổi, cần phải bôi trơn thường xuyên phải có phận điều chỉnh xích - Bộ truyền động đai cao su chịu tải nhẹ 26 3.2.9 Phương án lựa chọn điều khiển hệ thống Hình 3.13-CPU PLC S7-1200 +Tính linh hoạt: Có thể sử dụng điều khiển cho nhiều đối tượng khác với thuật toán điều khiển khác +Tốc độ thực nhanh, khả bảo mật hệ thống sử dụng mã hóa +Nhỏ, gọn, lập trình dễ dàng, ngơn ngữ dễ hiểu +Khả mở rộng nâng cấp hệ thống +Không yêu cầu cao mạch điều khiển +Dễ dàng thiết kế thay đổi logic điều khiển Dòng PLC mơ hình dịng PLC S7-1200, CPU 1214C DC/DC/DC Thơng số bản: -SIMATIC S7-1200.CPU 1214C AC/DC/RLY -Có 14 DI 24VDC 10 DQ 24VDC, AI 0-10VDC -Nguồn điện: 85-264 VAC -Bộ nhớ chương trình/dữ liệu 100 KB 27 3.2.9 Phương án lựa chọn nguồn DC Một hệ thống ổn định thiếu nguồn điện đầu vào ổn định đủ công suất đáp ứng  Đối với thiết bị sử dụng diện áp 24VDC bao gồm: + Cuộn dây relay trung gian: 4.8 W + Động DC: 17 W + Nút nhấn + Đèn báo: 5W Tổng công suất là: 55.8 W Từ công suất trên, ta chọn nguồn 24VDC 5A 120W nhằm giúp cho hệ thống có nguồn lượng ổn định tránh trường hợp bị tải giá thành phải Hình 3.14-Nguồn 24VDC 5A  Đối với thiết bị sử dụng diện áp 12VDC bao gồm: + Máy bơm mini: 42W x = 84W Từ công suất trên, ta chọn nguồn 12VDC 15A 100W để phù hợp yêu cầu thực tế Hình 3.15-Nguồn 12VDC 15A 28 CHƯƠNG 4-TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4.1 Thiết kế phần khí 4.1.1 Thiết kế hệ thống truyền động Hình 4.1-Thiết kế truyền đai xích Bước xích t thơng số xích Ta có thơng số thiết kế: t=1,6mm, Z1=20, Z2=60 Trong đó: +t bước xích tra bảng, ,[5,tr32,bảng 2-1] +Z1 số xích dẫn +Z2 số xích bị dẫn Đường kính vịng trịn chia đĩa xích dẫn, [5,tr31]: t t 1,6.20 d c1    z    10,  mm  sin( ) z Đường kính vịng trịn chia đĩa xích bị dẫn, [5,tr31]: t t 1,6.60 d c    z    30,6  mm  sin( ) z Quan hệ số đĩa dẫn số đĩa bị dẫn, [5,tr31]: i z z  n n  30 3 10 Trong đó: i tỉ số truyền Khoảng cách trục (a): Khoảng cách hai tâm hai đĩa xích Nó có ảnh hưởng tới góc ơm xích va đập truyền Khi xác định khoảng cách trục phải vào điều kiện góc ơm a 29 Khi i≤3 thì: Khi i≥3 thì: a  d c1 a  d c2  (30 �50)(mm)  ( d c1  d c2 9i )( )(mm) 10 Như ta có: a 10,  30,6 ( )  40  60, 4( mm) Số mắt xích, [5,tr31]: X z z 2  2a z  z t 20  60 2.60, 60  20 1,6 ( )   ( )  115,7 t 2 a 1,6 2 60, Chọn X=116 Ta phải chọn mắt xích số chẵn để thuận tiện cho việc nối xích Nếu mắt xích số chẵn ta dùng má xích ngồi nối chúng lại với Cịn mắt xích số lẻ, ta phải dùng má cong để nối xích, việc dùng má cong để nối xích lại vừa phức tạp lại bền.Vì thế, đa số thường chọn mắt xích số chẵn Sau chọn mắt xích, phải tính lại khoảng cách trục a công thức: a  t� x � 4� z z 2  (x  z z �  )  8.( z z ) � 2 �[5,tr31] 2 1,6 � 20  60 20  60 60  20 � 115,7   (115,7  )  8.( ) � 59,7( mm) � � 2 2 � 30 4.2 Thiết kế hệ thống điều khiển mơ hình 4.2.1 Sơ đồ khối hệ thống NGUỒN 24VDC NGUỒN 220VAC INPUT START OUTPUT PLC S7-1200 RELAY 1214C CHÂN ĐÈN XANH STOP CTHT CẢM BIẾN ĐÈN ĐỎ AC/DC/RLY HOME Hình 4.2-Sơ đồ khối hệ thống ĐÈN HOME MOTOR THUẬN MOTOR NGHỊCH BƠM NƯỚC Sơ đồ khối hệ BƠM XÀ PHÒNG thống bao gồm xử lý trung tâm PLC S7- 1200, nhận tín hiệu NGUỒN 12VDC vào từ cảm biến/cơng tắc hành trình nút nhấn xử lý điều khiển cấu chấp hành, đèn báo, mơ-tơ bơm thơng qua relay trung gian Cấp nguồn vào PLC, cảm biến, mô-tơ, nút nhấn bơm Khi cảm biến tác động truyền tính hiệu vào PLC Sau PLC truyền tín hiệu vào relay, đóng mở tiếp điểm, thiết bị chấp hành hoạt động 31 4.2.2 Lưu đồ thuật toán Begin Emergency==0 Đ S Start==1 S Đ Đèn start sáng, motor thuận chạy, bơm nước chạy CTHT==1 S Đ Motor thuận dừng, motor nghịch chạy CB==1 lần Motor thuận dừng, motor nghịch chạy S Đ Motor nghịch dừng, bơm nước dừng, bơm xà phòng chạy CB==1 lần Motor thuận dừng, motor nghịch chạy S S Đ S CTHT==1 Đ CB==1 lần Motor nghịch dừng, motor thuận chạy CTHT==1 S Đ Motor thuận dừng, motor nghịch chạy Đ Motor thuận chạy, bơm nước chạy CB==1 lần S Đ CTHT==1 S STOP S Đ Đ END Hình 4.3-Lưu đồ thuật tốn 32 4.4 Bảng vẽ sơ đồ đấu dây hệ thống Hình 4.5-Sơ đồ đấu dây PLC 4.5 Bảng phân công đầu vào/ra cho PLC Đầu Vào Bit Nhớ START I0.0 STOP I0.1 CTHT I0.2 CẢM BIẾN I0.3 RESET I0.4 Bảng 4.1-Bảng phân công Vào/Ra PLC Đầu Ra ĐÈN XANH ĐÈN ĐỎ MOTOR NGHỊCH MOTOR THUẬN BƠM NƯỚC BƠM XÀ PHÒNG ĐÈN RESET Bit Nhớ Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 33 4.6 Giao diện điều khiển giám sát WinCC Hình 4.6-Màn hình giám sát WinCC Hình 4.6.1-Cơng đoạn phun rửa nước 34 Hình 4.6.2-Cơng đoạn phun bọt tuyết 35 CHƯƠNG 5-KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ MƠ HÌNH 5.1 Mơ hình thực tế hệ thống Hình 5.1-Mơ hình thực tế Hình 5.2-Tủ điện 36 5.2 Kiểm tra chạy thử mơ hình Sau toàn hệ thống hoàn thành đưa vào vận hành thử để kiểm định đạt số kết cụ thể sau: Lần thực nghiệm 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Đạt x x Không Đạt x x x x x x x x x x x x x x x x x x Bảng 5.1-Bảng thực nghiệm Nhận xét: Mơ hình chạy ổn định *Khơng đạt: Lần 3: Lỗi cảm biến Lần 5: Lỗi cơng tắc hành trình Lần 8: Lỗi hệ thống 5.3 Đánh giá sản phẩm Sau q trình nghiên cứu, thiết kế thi cơng, mơ hình hệ thống hồn thiện Nhìn chung, hệ thống đáp ứng yêu cầu đề tài đặt ra, nhiên hệ thống số ưu nhược điểm, cần phải khắc phục Ưu điểm: 37 - Hệ thống điều khiển hoàn toàn tự động, việc áp dụng cơng nghệ lập trình PLC đem lại cho mơ hình tính vượt trội điều khiển, tuổi thọ thiết bị nâng cao - Có thể thay đổi, tác động trực tiếp vào chương trình điều khiển mơ hình - Đơn giản thao tác, vận hành, sửa chữa bảo dưỡng - Mơ hình hệ thống hoạt động an tồn Nhược điểm: - Hệ thống dừng lại mơ hình, chưa thể hướng đến sản phẩm thực tế, nên việc thiết kế khí chưa tối ưu hiệu cao - Tính thẩm mỹ chưa cao - Bơm nước chạy gây tiếng ồn - Mơ hình dừng mức học tập cịn phải nghiên cứu thêm để tối ưu hóa mơ hình, nên bảng điện điều khiển thiết kế lớn, chưa trọng tính kinh tế vào mơ hình 5.4 Nguyên nhân biện pháp khắc phục Nguyên nhân: Trong q trình hoạt động hệ thống có xuất lỗi, khiến hệ thống làm việc gặp nhiều hạn chế: hệ thống bơm cịn phát tiếng ồn, bố trí mặt khí linh kiện, thiết bị chưa đạt thẩm mỹ cao Các lỗi nhiều nguyên nhân khách quan chủ quan gây nhìn chung số nguyên nhân sau: - Thiết kế khí chưa đạt độ ổn định mặt nguyên vật liệu sử dụng - Cách bố trí thiết bị chưa hợp lý Biện pháp khắc phục: - Tối ưu hóa hệ thống khí cho hệ thống đảm bảo tạo thành khối liên kết chắn - Hoàn thiện, tổng hợp lý thuyết để đưa sản phẩm thực tiễn 38 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN Sau thời gian dài nghiên cứu, xây dựng ý tưởng bắt tay vào việc tính tốn, thi cơng Em hồn thành đề tài “THI CÔNG HỆ THỐNG RỬA XE MÁY TỰ ĐỘNG” Bước đầu, mơ hình hồn thiện thân em học hỏi nhiều điều: - Mơ hình đạt độ ổn định tương đối mặt khí vận hành điều khiển - Hiểu nguyên lý hệ thống - Biết cách trình bày mẫu báo cáo tốt nghiệp - Tìm hiểu đưa PLC S7-1200 ứng dụng thực tế vào mơ hình - Biết sử dụng phần mềm Autocad để thiết kế tủ điện - Quá trình nghiên cứu xây dựng đề tài, giúp em hiểu nhiều thiết bị ứng dụng, ngành tự động hóa nay, nhằm nâng cao chất lượng sống người Trong trình làm đề tài, em tích lũy nhiều kiến thức để nâng cao trình độ thân cách chắn Tuy nhiên, kiến thức thân cịn hạn chế thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi nhiều sai sót Rất mong nhận góp ý thầy khoa để đề tài em hoàn thiện HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Trong tương lai, mơ hình hệ thống nghiên cứu sâu để đưa hệ thống vào ứng dụng thực tế ngành cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp tự động hóa nói riêng Cần hướng đến đối tượng cụ thể để tối ưu q trình thiết kế thi cơng, nhằm mang lại suất hoạt động cao cho hệ thống Kết nối, giám sát điều khiển hệ thống qua mạng máy tính, thiết bị di động Hy vọng với hướng phát triển nêu với ý tưởng, góp ý khác thầy giáo, đề tài phát triển nữa, khắc phục hạn chế, tồn đề tài, làm cho đề tài trở nên phong phú hơn, mang tính ứng dụng cao vào thực tế sống, phục vụ cho lợi ích cơng nghiệp tương lai 39 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Văn Khang, Bộ Điều Khiển Logic Khả Trình PLC Và Ứng Dụng, NXB Bách Khoa Hà Nội (2015) [2] Tăng Văn Mùi, TS.Nguyễn Tiến Dũng, Điều Khiển Logic Lập Trình PLC, NXB Thống Kê (2003) [3] Trần Văn Hiếu, Tự Động Hóa PLC S7-1200 Với TIA Portal, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật(2015) [4] Đỗ Mai Linh, Phan Minh Đạo, Trần Sĩ Tuấn, Giáo Trình Tính Tốn Truyền Động Điện Và Kiểm Nghiệm Độ Bền Của Một Số Cụm Chuyển Động, NXB Lao Động Hà Nội (2010) [5] https://m.vietnamnet.vn/vn/giao-duc/guong-mat-tre/may-rua-xe-tu-dong-gia100-trieu-cua-sinh-vien-da-nang-705322.html 40 ... thống rửa xe máy tự động GO&GO Thông số kĩ thuật hệ thống rửa xe máy tự động GO&GO: 1.2.2 Hệ thống rửa xe máy tự động VIETWASH Hình 1.2 Hệ thống rửa xe máy tự động VIETWASH Quy trình rửa xe máy. .. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RỬA XE MÁY 1.1 Giới thi? ??u chung 1.2 Giới thi? ??u hệ thống phân loại sản phẩm 1.2.1 Hệ thống rửa xe máy tự động GO&GO 1.2.2 Hệ thống rửa xe máy tự động VIETWASH... cách rửa xe máy truyền thống dịch vụ rửa xe tự động chuyên nghiệp nhằm rút ngắn thời gian rửa độ cao 1.2 Giới thi? ??u hệ thống phân loại sản phẩm 1.2.1 Hệ thống rửa xe máy tự động GO&GO Hình 1.1 Hệ