Nghiên cứu chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƢƠNG KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - LÊ TRƢỜNG GIANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ơ TƠ TỰ ĐỘNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện – điện tử NGƢỜI HƢỚNG DẪN: Th.S Hà Duy Thái Phú Thọ, 2017 ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể Q thầy Trƣờng Đại học Hùng Vƣơng, Quý thầy cô khoa Kỹ thuật – Công nghệ dạy dỗ, truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt bốn năm học tập rèn luyện trƣờng Đặc biệt thầy Hà Duy Thái, ngƣời tận tình giúp đỡ bảo để em hồn thiện đƣợc khóa luận Tuy nhiên thời gian có hạn với nhiều nguyên nhân khác, em nỗ lực xong khóa luận em cịn nhiều thiếu sót hạn chế Em mong nhận đƣợc thông cảm bảo Thầy Cô để em hồn chỉnh đƣợc khóa luận Em xin chân thành cảm ơn ! Việt Trì, Tháng năm 2017 Sinh Viên Lê Trường Giang ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG MỤC LỤC Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình ảnh MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lịch sử hình thành bãi đỗ xe giới 1.1.1 Những bãi giữ xe tính phí 1.1.2 Nhà giữ xe thuở sơ khai 10 1.1.3 Hệ thống đỗ xe tự động APS 11 1.2 Một số gara giới 11 1.2.1 Autostadt Car Towers, Đức 11 1.2.2 Bãi đậu xe Eureka, Melbourne 12 1.2.3 Garage Dubai 13 1.2.4 Bãi đỗ xe Santa Monica Civic, Mỹ 13 1.2.5 Bãi đỗ xe cao tầng Hà Nội, Việt Nam 14 1.2.6 Bãi đỗ xe trung tâm thƣơng mại Vincom, Việt Nam 14 1.3 Ý tƣởng thiết kế mơ hình bãi đỗ xe 15 1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu 15 1.5 Các phƣơng án thiết kế mạch điều khiển 15 1.5.1 Với mạch dùng IC rời 15 1.5.2 Với mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển 16 1.5.3 Với mạch dùng PLC 16 1.6 Tổng quan hƣớng nghiên cứu đề tài 17 CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 19 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 19 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 19 2.2 Nội dung nghiên cứu 19 ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 19 2.3.1 Tiến trình thực nghiên cứu 19 2.3.2 Phƣơng pháp thực nội dung 20 2.3.3 Phƣơng pháp thực nội dung 21 2.3.4 Phƣơng pháp thực nội dung 40 2.3.5 Phƣơng pháp thực nội dung 48 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƢỢC 49 3.1 Kết thiết kế, thi công chế tạo phần cứng mơ hình bãi đỗ xe 49 3.2 Kết thi cơng lập trình phần mềm bãi đỗ xe 52 3.3 Kết nối phần mềm TIA Portal, WinCC với PLC S7-1200 58 3.4 Đánh giá ổn định hệ thống 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 67 ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AC Alternating Current APS Automatic Parking Systems CM Communication Module DC Direct Current HMI Human - Machine - Interface I/O In/Out IC Integrated Circuit LAD Ladder PID Proportional Integral Derivative PLC Programmable Logic Controller PTO Pulse Train Output PWM Pulse Width Modulation SB Signal Board Scada Supervisory Control And Data Acquisition SM Signal Module TIA Totally Integrated Automation DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Điện áp thiết bị đề tài 22 Bảng 2.2 Đặc tính CPU S7-1200 27 Bảng 2.3 Thông số kiểu module PLC S7-1200 28 Bảng 3.1 Hoạt động thiết bị cổng vào so với yêu cầu công nghệ 62 Bảng 3.2 Hoạt động thiết bị cổng so với yêu cầu công nghệ 63 Bảng 3.3 Đánh giá ổn định hệ thống 63 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình Ơ tơ đậu nhiều vỉa hè lịng đƣờng TP.Việt Trì Hình 1.1 Bãi giữ xe tính phí Hình 1.2 Nhà giữ xe thuở sơ khai 10 Hình 1.3 Hệ thống đỗ xe tự động 11 Hình 1.4 Bãi đậu xe Autostadt Car Towers, Đức 12 Hình 1.5 Bãi đậu xe Eureka, Melbourne 12 Hình 1.6 Bãi đậu xe Dubai 13 Hình 1.7 Santa Monica Civic, Mỹ 13 Hình 1.8 Bãi đỗ xe cao tầng Hà Nội, Việt Nam 14 Hình 1.9 Bãi đậu xe Vincom 14 Hình 2.1 Giao diện phần mềm SolidWords 20 Hình 2.2 Sơ đồ khối hệ thống 21 Hình 2.3 Nguồn tổ ong 22 Hình 2.4 Cấu tạo cảm biến ánh sáng 24 Hình 2.5 Cơng tắc hành trình 25 Hình 2.6 PLC S7-1200 26 Hình 2.7 Các khối chức CPU S7-1200 26 Hình 2.8 Sơ đồ kết nối CM, SB, SM với PLC S7-1200 28 Hình 2.9 Kết nối vào/ra PLC với thiết bị ngoại vi 29 Hình 2.10 Giao diện phầm mềm TIA Portal 13 30 Hình 2.11 Khả mở rộng S7-200 S7-1200 30 Hình 2.12 Cấu hình I/O S7-200 S7-1200 31 Hình 2.13 Tín hiệu I/O tín hiệu PLC S7-200 S7-1200 31 Hình 2.14 Cấu trúc lập trình S7-200 S7-1200 32 Hình 2.15 Cấu trúc chƣơng trình S7-200 S7-1200 32 Hình 2.16 Cấu trúc chƣơng trình FC 33 Hình 2.17 Cấu trúc liệu kiểu S7-1200 33 Hình 2.18 Giao diện phần mềm WinCC Explorer 35 Hình 2.19 Cửa sổ soạn thảo Graphics Designer 37 Hình 2.20 Cấu tạo Module L298 37 Hình 2.21 Sơ đồ nguyên lý L298 38 Hình 2.22 Rơle trung gian 39 Hình 2.23 Đế rơle trung gian 39 Hình 2.24 Cấu tạo động DC 40 Hình 2.25 Máy cƣa gỗ cầm tay, thƣớc cuộn, bút búa 41 Hình 2.26 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 41 Hình 2.27 Máy hàn thiếc, máy khoan 42 Hình 2.28 Lƣu đồ thuật tốn chƣơng trình 44 Hình 2.29 Lƣu đồ thuật toán cửa vào 45 Hình 2.30 Lƣu đồ thuật tốn cửa 46 Hình 2.31 Lƣu đồ thuật tốn khởi động, dừng 47 Hình 3.1 Thiết kế 3D mơ hình bãi đỗ xe SolidWords 49 Hình 3.2 Thiết kế 3D đế mơ hình bãi đỗ xe SolidWords 49 Hình 3.3 Lắp thiết bị khối cảm biến khối trung gian, động mơ hình 50 Hình 3.4 Đi dây kết nối PLC với thiết bị vào/ra 50 Hình 3.5 Lắp dây khối nguồn 51 Hình 3.6 Hồn thiện phần cứng mơ hình 51 Hình 3.7 Giao diện tạo Project phần mềm TIA Portal 52 Hình 3.8 Chọn CPU S7-1200 52 Hình 3.9 Giao diện lập trình TIA Portal 53 Hình 3.10.a Tạo project phần mềm WinCC Explorer 54 Hình 3.10.b Tạo project phần mềm WinCC Explorer 54 Hình 3.11.a Mở giao diện liên kết PLC với WinCC 55 Hình 3.11.b Liên kết PLC với WinCC 55 Hình 3.12.a Mở giao diện thiết kế WinCC Explorer 56 Hình 3.12.b Giao diện thiết kế phần mềm WinCC Explorer 56 Hình 3.13.a Mở phần lập trình Global Script WinCC Explorer 57 Hình 3.13.b Giao diện lập trình C WinCC Explorer 57 Hình 3.14 Kết thiết kế phần mềm WinCC Explorer 58 Hình 3.15 Kết nối máy tính với PLC qua cổng Ethernet 58 Hình 3.16.a Kết nối máy tính với PLC 59 Hình 3.16.b Kết nối máy tính với PLC 59 Hình 3.16.c Kết nối máy tính với PLC 60 Hình 3.17.a Kết nối phần mềm WinCC với PLC 60 Hình 3.17.b Kết nối phần mềm WinCC với PLC 61 Hình 3.17.c Kết nối phần mềm WinCC với PLC 61 Hình 3.18 Hệ thống hoạt động hình giám sát 62 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Bãi đỗ xe trở thành yếu tố cấu thành giá trị bất động sản thị lớn “Có chỗ đỗ xe hay không ?” trở thành câu hỏi lớn ngƣời mua nhà, ngƣời mua sắm, ngƣời đến văn phòng, ngƣời đến nhà hàng, hay vui chơi giải trí v.v… Việc có chỗ đỗ xe trở thành lợi hoạt động kinh doanh trung tâm thành phố, việc có đƣợc dịch vụ đỗ xe chuyên nghiệp lại mạnh để khu nhà ở, khu mua sắm, khu văn phòng, khu ẩm thực cạnh tranh với đối thủ Do vậy, để giữ đƣợc lợi kinh doanh thu hút khách hàng đến sử dụng dịch vụ mua sản phẩm mình, việc đáp ứng đủ chỗ đỗ xe nhƣ dịch vụ trông giữ xe chuyên nghiệp yếu tố quan trọng Khảo sát thực tế cho thấy, thành phố Việt Trì chƣa có bãi đỗ xe dành cho ô tô, phần lớn ô tô đậu xe vỉa hè, lòng đƣờng gây cản trở giao thơng Hình Ơ tơ đậu nhiều vỉa hè lịng đường TP.Việt Trì Trên đƣờng Nguyễn Du hay đƣờng Đại Nải có nhiều cửa hàng, qn ăn lớn nhƣng khơng có lấy bãi đỗ xe nào, phƣơng tiện để tràn lan vỉa hè, tơ xếp dọc bên lịng đƣờng Ở trung tâm thƣơng mại lớn nhƣ Vincom có hầm để xe cho xe máy, xe đạp, cịn tơ đỗ trật kín hai lề đƣờng làm ảnh hƣởng lƣu thông đƣờng phố gây mỹ quan đô thị 61 Mở phần mềm WinCC Nháy chọn Tag Management  nháy chuột phải vào mục kết nối tạo nhƣ hình (Hình 3.15.b)  Connection Parameters Hình 3.17.b Kết nối phần mềm WinCC với PLC Sau đó, phần Connection, đánh địa IP chọn Access point nhƣ hình (Hình 3.15.c)  OK Hình 3.17.c Kết nối phần mềm WinCC với PLC  Hoàn thành kết nối phần mềm TIA Portal WinCC Explorer với PLC 62 3.4 Đánh giá ổn định hệ thống a Đánh giá hoạt động thiết bị cổng vào Ta cho xe ô tô vào cổng, sau đánh giá thiết bị hoạt động so với yêu cầu công nghệ trƣờng hợp, cho kết nhƣ bảng: Yêu cầu: Cho xe ô tô lần lƣợt vào cổng Bảng 3.1 Hoạt động thiết bị cổng vào so với u cầu cơng nghệ Xe ngồi cổng Xe qua cổng Màn STT CB CB Số xe Cửa hình giám CB CB Số xe Cửa Màn So với hình u cầu giám cơng nghệ sát sát 0