Đồ án tốt nghiệp thiết kế thi công mô hình điều khiển giám sát bãi giữ xe ô tô tự động

lOMoARcPSD|13013005 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG GVHD : ThS Nguyễn T ấn Đời SVTH : Nguyễ n Thanh Lộc MSSV : 13141174 Tp Hồ Chí Minh - 2/2019 lOMoARcPSD|13013005 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o -Tp HCM, ngày 11 tháng 01 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Thanh Lộc Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp MSSV: 13141174 Mã ngành: 41 Hệ tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2013 Lớp: 13141DT1A Họ tên sinh viên 2: Mai Văn Thành Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp MSSV: 13141310 Mã ngành: 41 Hệ tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2013 Lớp: 13141DT1B I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG II NHIỆM VỤ Các số liệu ban ầu: − Kích thước mơ hình: chiều dài 70cm, chiều rộng 60cm, chiều cao 75cm − Động có hộp số 24VDC giúp vận hành hệ thống có vận tốc 94 vịng/phút − Cảm biến chữ U 24VDC phát vật cản ể xác ịnh vị trí − Cơng tắc hành trình 24VDC chức óng, mở ộng − Webcam colorvis ND60 óng vai trị thu nhận ảnh ầu vào, kết nối máy tính qua cởng USB − Cơ cấu truyền ộng dây xích bánh − Mạch Arduino Uno R3 RFID RC522 ược dùng làm xử lý ọc thẻ từ, kết nối máy tính thơng qua cởng USB Nội dung thực hiện: − Tìm hiểu phương thức giao tiếp với PLC − Tìm hiểu nghiên cứu cách thức quẹt thẻ, xử lý ảnh ii lOMoARcPSD|13013005 − Tìm hiểu PLC S7-1200, CPU-1214C − Các cách thức hoạt ộng mô hình ể lựa chon linh kiện phù hợp − Tìm hiểu, nghiên cứu thiết kế mạch iều khiển ảo chiều ộng dùng rơ le − Thiết kế, xây dựng phần cứng mô hình − Xây dựng chương trình iều khiển, giao tiếp giữa máy tính Arduino, máy tính camera, máy tính PLC − Chạy thử nghiệm, cân chỉnh sửa lỗi mô hình − Nhận xét, ánh giá chung toàn hệ thống − Viết báo cáo luận văn − Báo cáo ề tài tốt nghiệp III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 1/9/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/1/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ThS Nguyễn Tấn Đời BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH lOMoARcPSD|13013005 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o -Tp HCM, ngày 11 tháng 01 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Thanh Lộc Lớp: 13141DT1A MSSV: 13141174 Họ tên sinh viên 2: Mai Văn Thành Lớp: 13141DT1B MSSV: 13141310 Tên ề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD - Nộp ề cương chi tiết án tốt nghiệp (1/10/20186/10/2018) (8/10/2018- - Tìm hiểu thiết kế khung mô hình bãi xe 13/10/2018) - Tìm hiểu module PLC S7-1200 (15/10/201821/10/2018) - Tìm hiểu, mua linh kiện, thiết bị, vật tư (cảm biến, ộng DC,v.v.) - Thiết kế, dựng khung mô hình bãi xe (22/10/201827/10/2018) - Xây dựng ứng dụng quét thẻ RFID bằng Arduino C# phần mềm Visual Studio - Kết nối, quản lý sở dữ liệu phần mềm SQL Server Manager iv lOMoARcPSD|13013005 - Thiết kế giao diện iều khiển giám sát phần mềm Tia Portal - (30/10/20183/11/2018) - Xây dựng ứng dụng quét thẻ RFID bằng Arduino C# phần mềm Visual Studio - Kết nối, quản lý sở dữ liệu phần mềm SQL Server Manager - Thiết kế giao diện iều khiển giám sát phần mềm Tia Portal (5/11/201810/11/2018) (12/11/2018- - Xây dựng ứng dụng nhận diện biển số xe bằng C# phần mềm Visual Studio - Lập trình cho hệ thống nâng hạ xe phần mềm Tia Portal - Xây dựng ứng dụng nhận diện biển số xe bằng C# phần mềm Visual Studio 17/11/2018) - Lập trình cho hệ thống nâng hạ xe phần mềm Tia Portal - Lắp ráp, kết nối phần cứng vào PLC gắn thiết (19/11/2018- bị vào mô hình 24/11/2018) - Lập trình cho hệ thống nâng xe, chạy thử mơ hình - Lắp ráp, kết nối phần cứng vào PLC gắn thiết (19/11/201824/11/2018) bị vào mô hình - Lập trình cho hệ thống nâng xe, chạy thử mơ hình lOMoARcPSD|13013005 10 (3/12/20188/12/2018) 11 (10/12/2018- - Lập trình hệ thống nâng xe, chạy thử mơ hình - Kết nối PLC với ứng dụng, chạy mô hình, sửa lỗi - Kết nối PLC với ứng dụng, chạy mô hình, sửa lỗi 15/12/2018) - Chạy thử tồn mơ hình, sửa lỗi phần cứng phần mềm 12 - Chạy thử tồn mơ hình, sửa lỗi phần cứng (17/12/201822/12/2018) 13 (24/12/201829/12/2018) 14 (31/12/2018- phần mềm - Viết quyển luận văn - Chạy thử tồn mơ hình, sửa lỗi phần cứng phần mềm - Viết quyển luận văn - Hoàn chỉnh, cân chỉnh lại toàn hệ thống - Viết hoàn chỉnh quyển luận văn 5/1/2019) 15 (7/1/201912/1/2019) - Hoàn chỉnh hệ thống quyển luận văn 16 (14/1/2019- - Báo cáo, bảo vệ án tốt nghiệp 19/1/2019) GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) vi lOMoARcPSD|13013005 LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm tự thực dựa vào kiến thức ược học, nghiên cứu tìm hiểu số ề tài phương án i trước, không chép từ b ất cứ tài liệu hay cơng trình ã có trước ó Tp Hờ Chí Minh, ngày 11 tháng 01 năm 2019 Sinh viên thực Sinh viên thực Nguyễn Thanh Lộc Mai Văn Thành lOMoARcPSD|13013005 LỜI CẢM ƠN Được phân công quý thầy cô, môn Điện tử Công nghiệp – Y sinh, khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, sau gần ba tháng nghiên cứu chúng em ã hoàn thành ề tài tốt nghiệp “Thiết kế thi công mô hình iều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô tự ộng” Để hoàn thành ề tài ược giao, nỗ lực học hỏi bản thân cịn có hướng dẫn tận tình thầy cô bạn bè Vì thế, lời ầu tiên báo cáo án tốt nghiệp này, chúng em muốn dành lời cảm ơn chân thành ến Thầy Th.s Nguyễn Tấn Đời thầy cô giáo môn bạn bè ã trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp ỡ, tạo iều kiện ể chúng em hoàn thành tốt ề tài Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 01 năm 2019 Sinh viên thực Sinh viên thực Nguyễn Thanh Lợc Mai Văn Thành MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ án ii viii lOMoARcPSD|13013005 Lịch trình iv Lời cam oan vii Lời cảm ơn viii Mục lục ix Liệt kê hình vẽ xii Liệt kê bảng…………………………………………………………………… xv Tóm tắt xvi CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn ề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn 1.5 Bố cục CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Phân tích cá c phương á n bã i đỗ xe ô tô 2.1.1 Các dạng bãi ỗ xe ô tô phổ biến 2.1.2 Phương án lựa chọn 2.2 Các sở lý thuyết liên quan 2.2.1 Giới thiêu ngôn ngữ C# mô ̣t số công cụ liên quan a Ngôn ngữ C# NET Framework b Thư viện S7.NET c Giải thuật xử lý ảnh nhận dạng biển số xe 2.2.2 Công nghệ RFID 2.2.3 Các chuẩn giao tiếp truyền dữ liệu 10 a Chuẩn giao tiếp USB 10 b Chuẩn giao tiếp SPI 11 c Chuẩn giao tiếp Enthernet 11 2.2.4 Giới thiệu số phần mềm lập trình 12 2.3 Giới thiệu phần cứng 17 2.3.1 Thiết bị xử lý trung tâm - PLC 17 2.3.2 Cảm biến quang 20 lOMoARcPSD|13013005 2.3.3 Công tắc hành trình 22 2.3.4 Rơ le trung gian 24 2.3.5 Động DC giảm tốc có hộp số 25 a Động DC 25 b Hộp số giảm tốc 27 CHƯƠNG THIẾT KẾ 29 3.1 Giới thiệu 29 3.2 Thiết kế hệ thống 29 3.2.1 Thiết kế sơ khối hệ thống 29 3.2.2 Thiết kế phần cứng 31 a Thiết kế khối xử lý trung tâm 31 b Thiết kế khối ọc thẻ 33 c Thiết kế khối thu nhận hình ảnh 37 d Thiết kế khối công tắc hành trình khối cảm biến 38 e Thiết kế khối ộng khối rơ le 40 f Thiết kế khối nguồn 42 3.2.3 Sơ nguyên lý toàn mạch 44 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 46 4.1 Giới thiệu 46 4.2 Thi công hệ thống 46 4.2 Thi công mô hình 47 4.2.1 Thi công cánh tay lấy xe 47 4.2.2 Thi công hệ thống quay cho cánh tay 49 4.2.3 Thi công hệ thống nâng cánh tay lên, xuống 51 4.2.4 Thi công nguồn cấp cho hệ thống 53 x lOMoARcPSD|13013005 Hình 3.6 Lắp ráp cảm biến cho hệ thống quay ến vị trí lẽ 3.2 Lập trình hệ thớng 3.2.1 Lưu giải thuật cho PLC Chương trình chính PLC Bắt ầu − 1: Hệ thống yêu cầu việc cất xe, nếu Cất e úng thực (2), nếu sai thực (3) − 2: Thực việc cất xe − 3: Hệ thống yêu cầu việc lấy xe, nếu Đ Th c hiện việc cất e S S Lấy e Đ Th c hiện việc lấy e úng thực (4), nếu sai kết thúc − 4: Thực việc lấy xe Hình 3.10 Chương trình ết th c PLC Chương trình cất xe Trang - 30 lOMoARcPSD|13013005 Bắt ầu Di chuyển ến vị trí vào Nâng e hỏi vị trí vào − 1: Di chuyển ế n vị tr í v Di chuyển ến vị trí cất e − 3: Di chuyển ế n vị tr í cất xe Đặt e vào vị trí Quay vị trí an ầu − 2: Nâng xe khỏi vị trí vào − 4: Đặt xe vào vị trí cất − 5: Quay vị trí ban ầu ết th c Hình 3.11 Chương trình cất xe lOMoARcPSD|13013005 Chương trình lấy xe Bắt ầu Di chuyển ến vị trí cần lấy e − 1: Di chuyển ến vị trí cần lấy xe − 2: Lấy xe khỏi vị trí cất Lấy e hỏi vị trí Di chuyển ến vị trí trả e − 3: Di chuyển ến vị trí trả xe − 4: Đặt xe vào vị trí Đặt e vào vị trí − 5: Quay vị trí ban ầu Quay vị trí an ầu ết th c Hình 3.12 Chương trình lấy xe 3.2.2 Lưu giải thuật máy tính Chương trình chính máy tính − 1: Đọc mã thẻ − 2: Kiểm tra thẻ có hệ thống hay chưa, nếu có thực (4), nếu chưa thực (3) − 3: Thực thêm thẻ vào thống, nếu úng thực (7), nếu sai kết thúc − 4: Kiểm tra xe ã có bãi hay chưa, nếu chưa thực (5), nếu có thực (6) − 5: Thực cất xe vào − 6: Thự chiện lấy xe − 7: Thêm thẻ vào hệ thống Trang - 32 lOMoARcPSD|13013005 − Cập nhật cở sở dữ liệu Bắt ầu Đọ c m thẻ S Thẻ có hệ thớ ng Thêm vào hệ thớng S Đ e chưa có bãi Đ S Đ Th c hiện việc cất e Th c hiện việc lấy e Thêm thẻ vào hệ thớng Cập nhậ t CSDL ết th c Hình 3.13 Thuật tốn iều khiển PLC từ máy tính Chương trình ọc m thẻ lOMoARcPSD|13013005 − 1: Đầu tiên khởi tạo thư viện cần Bắt ầu thiết, ịnh nghĩa chân sử dụng, thiết lập Cá c ướ c h i tạ o ban ầ u chuẩn giao tiếp − 2: Kiểm tra có thẻ qt hay khơng, nếu có Nế u có thẻ S Đ Đọ c m thẻ thực (3), nếu không quay lại (2) − 3: Tiến hành ọc mã thẻ − 4: Gởi mã thẻ Serial Monitor G i m thẻ Serial Monitor ế t th c Hình 3.14 Chương trình ọc mã thẻ Chương trình cất xe Bắt ầu Đưa camera ế n vị trí xe o 1: Đưa camera tới vị trí vào 2: Chụp ảnh nhận diện biển số Chụ p ả nh nhậ n iệ n iể n số 3: Cho xe vào Cho xe o ế t th c Hình 3.15 Chương trình cất xe Trang - 34 lOMoARcPSD|13013005 Chương trình l ấy xe − 1: Đưa camera ến vị trí xe Bắt ầu bãi − 2: Chụp ảnh nhận dạng biển Đưa camera nếvị trí xe i số − 3: Kiểm tra có giống biển số lúc xe vào, nếu giống thực (5), nếu Chụp ảnhvà nhậ n iện iển số Giống iể n số Đ S không giống thực (4) − 4: Có muốn cho xe ra, nếu úng Cho xe ra? S thực (4), nếu sai thì kết thúc Đ Lấy xe ế t th c Chương 4: KẾT QUẢ Hình 3.16 Chương trình l ấy xe 4.1 Mơ hình − Hồn thành mơ hình úng thời gian quy ịnh − Hệ thống có thể hoạt ộng tự ộng bằng tay lOMoARcPSD|13013005 Hình 4.1 Mặt trước mô hình sau lắp thiết bị Hình 4.2 Mặt mơ hình 4.2 Hệ thớng giám sát iều khiển Giám sát WinCC Trang - 36 lOMoARcPSD|13013005 Hình 4.3 Giao diện iều khiển, giám sát bãi xe WinCC Giám sát C# Hình 4.4 Giao diện iều khiển, giám sát bãi xe C# Bảng 4.1 Kết quả thử nghiệm chạy hệ thống lOMoARcPSD|13013005 STT Số lần thử nghiệm Số lần thực úng Xác xuất(%) 80% 10 80% 20 16 80% Trang - 38 lOMoARcPSD|13013005 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Qua những cố gắng nổ lực bản thân, giúp ỡ tận tình giảng viên hướng dẫn thầy cô bạn bè thời gian qua, nhóm ã hồn thành ề tài “Thiết kế thi công mô hình iều khiển, giám sát bãi ỗ xe ô tô tự ộng” Cụ thể ề tài ã ạt ược những nội dung sau: − Hệ thống có thể ưa xe vào lấy xe − Camera chụp ược ảnh − Thẻ RFID giao tiếp ược với Adruino máy tính − Giao diện C# kết nối ược với PLC, nhận dạng ược biển số, ọc mã thẻ lưu ảnh mở ảnh − Có thể tính chi phí gửi xe − Giao diện WinCC iều khiển ược hệ thống với chế ộ tự ộng chế ộ bằng tay  Bên cạnh những kết quả ạt ược thì hệ thống không thể tránh ược những sai sót: − Hệ thống chạy thực chưa ược ổn inh − Nhận dạng biển số chưa hoàn toàn úng, ôi lúc bị sai  Lý xảy lỗi lOMoARcPSD|13013005 − Có thể chưa giải quyết triệt ể chương trình dẫn ến cố − Thiếu hiểu sâu cách lập trình PLC nên chương trình viết dài rườm rà dẫn ến người ọc khó hiểu 5.2 Hướng phát triển − Có thể mở rộng nhiều số lượng vị trí gửi xe − Sử dụng những thiết bị khác ể làm mô hình nhỏ gọn, thẩm mỹ tiết kiệm − Điều chỉnh chương trình ể có thể tính tiền thơng qua thẻ ngân hàng − Nâng cấp ể hệ thống có thể quan iều khiển, giám sát thơng qua iện thoại web − Thêm chức ặt chỗ trước thông qua tin nhắn SMS ứng dụng Web, iện thoại − Gửi dữ liệu khách hàng lên giao diện Web ể tiện theo dõi cung cấp thơng tin cho phía an ninh cần thiết Có thể ưa nhận diện khuôn mặt vào ể tạo nên hệ thống tiên tiến Trang - 40 lOMoARcPSD|13013005 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo − Nguyễn Văn Hiệp (2014), Giáo trình cơng nghệ nhận dạng bằng sóng vơ tuyến, nhà xuất bản ĐH Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh − Trần Văn Hiếu (2015) Tự ộng hóa PLC S7-1200 với Tia Portal Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật − Lê Chí Kiên (2014) Giáo trình o lường cảm biến, nhà xuất bản ĐH Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh − Nguyễn Đình Lâm – Lê Văn Quân (2015), Luận văn tốt nghiệp Trường ĐH Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, Thiết kế thi cơng mơ hình bãi giữ xe tơ tự ộng − Vũ Tiến Trình – Lê Vũ Khanh (2017), Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, Hệ thống bãi giữ xe ứng dụng công nghệ RFID kết hợp nhận diện biển số Website tham khảo lOMoARcPSD|13013005 − Chương trình nhận dạng biển số xe bằng C# (Demo version) https://laptrinhvb.net/bai-viet/chuyen-de-csharp/Chuong-trinh-nhan-dangbienso-xe-bang Csharp (Demo-version)/3a4500923205f566.html − Communication with Siemens S7 Plc with C# and S7.Net plc driver https://www.mesta -automation.com/siemens-s7-plc-c-s7-net-plc-driver/ Trang - 42 lOMoARcPSD|13013005 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Độc lập – Tự – Hạnh phúc BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH Tp Hờ Chí Minh, ngày 16 tháng 02 năm 2019 BẢNG TỔNG HỢP NỘI DUNG CHỈNH SỬA Họ tên sinh viên 1: Mai Văn Thành Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Thanh Lộc Nội dung yêu cầu chỉnh sửa (Nội dung yêu cầu chỉnh sửa ược liệt kê phiếu phản biện hội ồng) − Trình bày nguyên lý hoạt ộng hệ thống cùng với sơ nguyên lý tồn mạch − Bỏ những hình ảnh khơng cần thiết MSSV: 13141310 MSSV: 13141174 Vị trí nội dung chỉnh sửa ( Nêu rõ vị trí trang ã tiến hành chỉnh sửa) − Chương 3, mục 3.2.3, trang 44 − Chương 4, mục 4.2.6, trang 54 Xác nhận của GVHD Chữ ký sinh viên thực hiện Chữ ký sinh viên thực hiện ... Điện tử công nghiệp MSSV: 13141310 Mã ngành: 41 Hệ tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2013 Lớp: 13141DT1B I TÊN ĐỀ TÀI: THI? ?́T KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG... nghiên cứu thi công ề tài: ? ?Thi? ?́t kế thi công mô hình iều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô tự ộng” 1.2 MỤC TIÊU Ứng dụng những tính vượt trội PLC, thi? ?́t bị tự ộng cảm biến, công tắc... ? ?ô? ? xe ô tô 2.1.1 Các dạng bãi ỗ xe ô tô phổ biến 2.1.2 Phương án lựa chọn 2.2 Các sở lý thuyết liên quan 2.2.1 Giới thi? ?u ngôn ngữ C# mô ̣t số công