Thiết kế hệ thống rửa xe tự động sử dụng thiết kế PLC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG THIẾT KẾ PLC NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS BÙI MINH DƯƠNG Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Ngô Bảo Hoàng 1711020293 17DDCA2 Cao Thị Mỹ Linh 1711020320 17DDCA2 Đỗ Bùi Vương Quốc 1711020362 17DDCA2 TP HCM, Ngày 29 tháng 08 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc vi LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, nhóm xin chân thành cảm ơn tất cả Quý thầycô đ.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG THIẾT KẾ PLC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS BÙI MINH DƯƠNG Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Ngơ Bảo Hồng 1711020293 17DDCA2 Cao Thị Mỹ Linh 1711020320 17DDCA2 Đỗ Bùi Vương Quốc 1711020362 17DDCA2 TP.HCM, Ngày 29 tháng 08 năm 2021 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, nhóm xin chân thành cảm ơn tất Quý thầy/cô hướng dẫn bảo tận tình thời gian em làm Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống rửa xe tự động sử dụng thiết kế PLC”, đặc biệt Viện Kỹ thuật HUTECH tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm hồn thành báo cáo Nhóm xin cảm ơn Thầy Bùi Minh Dương, người trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình cho nhóm hồn thành luận văn tốt nghiệp Với kiến thức thời gian hạn chế nên đề tài khơng tránh khỏi nhiều sai sót Với ước mong học hỏi, nhóm mong nhận góp ý Q thầy/cơ, hướng dẫn thêm để nhóm rút kinh nghiệm sau Xin chân thành cảm ơn vi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc MỤC LỤC Phiếu đăng kí tên đề tài ĐATN…………………………………………………… I Phiếu giao nhiệm vụ ……………………………………………………………… II Lời cam đoan ……………………………………………………………… … III Lời cảm ơn………………………………………………………………… …… VI Mục lục …………………………………………………………………………VII Danh sách chữ viết tắt……………………………………………… ………… X Danh sách bảng……………………………………………………………… XI Danh sách hình … ………………………………………………………… XII LỜI MỞ ĐẦU ……………………………………….………………………………1 I Tính cấp thiết đề tài ……………………………………………………………… II Tình hình nghiên cứu …………………………………………………………… III Nhiệm vụ nghiên cứu ………………………………….…………………………1 IV Phương pháp nghiên cứu ……………………………………………………… V Các kết đạt …………………………………………… …………… VI Kết cấu đề tài ……………………………………………………………… Chương 1: GIỚI THIỆU……………………………………………… ……………3 1.1 Thực trạng ………………………………………………………… …… ……3 1.1.1 Lịch sử đời thực trạng ngành rửa xe Thế Giới…….… 1.1.2 Thực trạng ngành rửa xe Việt Nam ………………… …………………… vii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc 1.2 Nguyên nhân ………………………………….……………………………… 1.2 Tiềm phát triển …………………………………… …………………… Chương 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP ………………….………………………… 2.1 Các loại mơ hình rửa xe tự động …………………….………………………… 2.1.1 Mơ hình rửa xe tự động Touchless Wash …………………………………… 2.1.2 Mơ hình rửa xe Soft Touch Wash …………………… …………………… 10 2.1.3 Mơ hình rửa xe Soft Wash kết hợp Pre Wash …………………….………….11 2.2 Khảo sát …………………………………………………………….………… 13 2.3 Xác định yêu cầu ……………………………………………………………… 13 2.3.1 Yêu cầu với hệ thống thực tế ……………………………………………… 13 2.3.2 Yêu cầu mơ hình vật lý ………………………………………………… 14 2.3.3 u cầu mô ……………………………………………… … 14 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT ………….……………………………15 3.1 Các vấn đề đặt …………………………………………… ………….…….15 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu ………………… ……………………………………15 3.1.2 Các vấn đề đặt ………………………… …………………………………15 3.2 Phương pháp thực đề tài ……………… …………………………………16 3.2.1 Nghiên cứu lý thuyết …………………………………………………………16 3.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm ……….…………………………………………….16 3.2.3 Kết dự kiến đạt ……….……………………………………………17 Chương 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ………………………………….……………18 4.1 Quy trình thiết kế ………………………………………………………………18 viii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc 4.1.1 Xác định yêu cầu ……….…………………………………………………….18 4.1.2 Tìm hiểu lý thuyết ………………… ……………………………………… 19 4.1.3 Thiết kế quy trình hệ thống ……….………………………………………… 19 4.2 Thiết kế mơ hình rửa xe tự động thực tế ……………… ………………………22 4.2.1 u cầu ……………………………………………… …………………….22 4.2.2 Tính tốn lựa chọn đầu phun ……………………………… ……………… 22 4.2.3 Chu trình hệ thống rửa xe tự động thực tế ………………… ……………….34 4.3 Thiết kế mơ hình rửa xe tự động vật lý …………………… ………………… 41 4.3.1 Yêu cầu ………………………………………………… ………………….41 4.3.2 Thiết kế khí (phần cứng) …………………………………….……………41 4.3.3 Lập trình phần mềm ……………………………………… ……………… 55 4.4 Thiết kế mô …………………………………………………….……….86 4.4.1 Yêu cầu ………………………………………………………………………86 4.4.2 PLC Siemen …………………………………………………………… … 86 4.4.3 Phần mềm TIA Portal V15.1 ………………………………… …………….94 Chương 5: THI CÔNG ……………………………………………………………100 5.1 Thi cơng mơ hình ……………………………………………… ……………100 5.1.1 Lắp ráp phần cứng …………… 100 5.1.2 Lắp ráp phần điện ………………………………………….……………… 102 5.2 Thi công mô ………………….……………………………………… 104 Chương 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN ……………… ……………….109 6.1 Kết đạt ………………………………… ………………………….109 ix ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc 6.2 Ưu điểm khuyết điểm …………………… ………………… ………… 109 6.3 Hạn chế ………….………………………………….…………………….… 110 6.4 Kết luận ……….……………………………….……………………….….….110 Tài liệu tham khảo ……………………………………………………….……….111 x ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT [1] PLC: Programmable Logic Controller [2] WinCC: Windows Control Center [3] HMI: Human-Machine-Interface [4] TIA PORTAL: Total Intergrated Automation Portal xi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật hệ thống rửa xe Touchless Wash – LEISUWASH … Bảng 2.2: Thơng số kỹ thuật mơ hình rửa xe Soft Touch Wash – Zonda………….11 Bảng 2.3: Mơ hình rửa xe Soft Wash kết hợp Pre Wash – KW-11SF……….….….12 Bảng 4.1: Danh sách thiết bị khí … ………………………………………… 41 Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật PLC FX3U-32MT/ES ……………………………….42 Bảng 4.3: I/O chương trình PLC.………………………………………… … 72 xii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Mơ hình rửa xe tự động Việt nam………………………… ……… 05 Hình 1.2: Doanh số bán xe Việt Nam từ năm 2005-2018………………… … 07 Hình 1.3: Doanh số bán xe theo chủng loại từ tháng 01/2018-02/2019………… 07 Hình 2.1: Hệ thống rửa xe Touchless Wash – LEISUWASH……………… 08 Hình 2.2: Mơ hình rửa xe Soft Touch Wash – Zonda……………………… 10 Hình 2.3: Mơ hình rửa xe Soft Wash kết hợp Pre Wash – KW-11SF…….……… 12 Hình 4.1: Sơ đồ quy trình hoạt động mơ hình thực tế………………… …… 19 Hình 4.2: Sơ đồ quy trình hoạt động mơ hình vật lý…………….…….….… 20 Hình 4.3: Sơ đồ quy trình …………………………………………….…… …… 21 Hình 4.4: Các hình dạng phun …………………………….…….….…… 23 Hình 4.5: Các góc phun bản…………………………………… ……….… 23 Hình 4.6: Cơng thức tính lực tác động nước……………………….…….…… 24 Hình 4.7: Mối quan hệ giữ góc phun bề mặt phun…………………………….…24 Hình 4.8: Underarriage ……………………………………………………… … 25 Hình 4.9: Catalog Undercarriage (trang B13)………………………….…… … 26 Hình 4.10: Presoak…………………………………………………….…… ….27 Hình 4.11: Catalog Presoak (trang B3)………………………………… … ……28 Hình 4.12: Wash…………………………………………………………… …… 28 Hình 4.13: Catalog Wash…………………………………………….…….………29 xiii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hồng – Mỹ Linh – Vương Quốc Hình 4.14: Final Rinse…………………………………………………… ………30 Hình 4.15: Catalog Final Rinse…………………………………………………… 31 Hình 4.16: Rinse…………………………………………………………… …….31 Hình 4.17: Catalog Rinse……………………………………………….………….32 Hình 4.18: Water Knife…………………………………………………………….33 Hình 4.19: Catalog Water Knife………………………………………… ……….34 Hình 4.20: Các giai đoạn phun nước rửa sạch…………………………… ………34 Hình 4.21: Phun hóa chất kèm chổi quét……………………………………… ….35 Hình 4.22: Sơ đồ hệ thống chổi………………………………………………….…36 Hình 4.23: Hệ thống sấy………………………………………………… ……….36 Hình 4.24: Hệ thống chổi lau………………………………………………… ….37 Hình 4.25: Băng tải hãng Automatic Vehicle Wash Equipment………….… 39 Hình 4.26: Băng tải hãng Auto Brite Company………………….…………….40 Hình 4.27: Sơ đồ đơn giản tái tạo nước sử dụng……………………………… 40 Hình 4.28: Mơ hình xe …………………………………………………….………42 Hình 4.29: Mitsubishi Fx3U-32MT……………………………………………… 42 Hình 4.30: Nguồn 24V 3A………………………………………………… …… 43 Hình 4.31: Realy Omron LY2NJ 24VDC 10A…………………………………… 44 Hình 4.32: Sắt chữ V 6m………………………………………………………… 45 Hình 4.33: Cảm biến tiệm cận ………………………………………….………… 45 Hình 4.34: Bơm mini – 12V MB385……………………………………….…….46 Hình 4.35: Động chiều RS550…………………………………………… 47 xiv ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc Bước 5: Giao diện Hình 4.106: Giao diện Bước 6: Lấy thiết bị kéo màng hình ngồi Hình 4.107: Icon chọn cho nút nhấn Hình 4.108: Hộp thoại Graphics 97 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc Hình 4.109: Chọn xe tơ Hình 4.110: Hộp thoại Graphics Bước 7: Vào event -> Set bit -> gắn tag cho icon Hình 4.111: Set bit 98 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc b Giao diện hồn thành Hình 4.112: Giao diện cuối Giao diện sau hoàn thành bao gồm:  Băng tải  Động băng tải  Nút nhấn ON  Nút nhấn OFF  Động bơm nước  Động bơm xà phòng  Quạt  Động chổi quét  Và số icon hiển thị khác 99 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc Chương THI CÔNG HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG 5.1 THI CƠNG MƠ HÌNH 5.1.1 Lắp ráp phần cứng  Đầu tiên, ta tiến hành làm dàn khung cho mơ hình: + Dùng sắt V ta cắt thành đoạn sau: Bảng 5.1: Số lượng sắt cần cắt Số lượng Chiều dài 100cm 15cm 10 cm + Dùng nhôm làm chân trụ cho mô hình; + Sử dụng nhựa in 3D để gắn cảm biến vào cố định mơ hình; Hình 5.1: Sơ đồ đấu cảm biến 100 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc  Sau ta lắp động băng tải 12V vào trục, cố định đầu bên ta dùng bi trục sắt cố định Sau ta lắp thêm dây bell vào đầu cố định Ta lắp sắt, gồm 15cm 10cm vào để làm giá đỡ cho ống nước rửa xe, ơng nước xà phịng, giá đỡ cho động chổi lau, quạt sấy Ta mơ sau: Hình 5.2: Lắp động  Tiếp đến, nhóm tiến hành đấu tủ động lực: + Tủ động lực gồm CB, PLC,5 relay trung gian, nguồn tổ ong 12V Hình 5.3: Lắp tủ điện 101 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc 5.1.2 Lắp ráp phần điện  Bản vẽ mơ hình tủ điện Hình 5.4: Bản vẽ mặt ngồi tủ Hình 5.5: Bản vẽ mặt tủ 102 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc  Đấu nối PLC Hình 5.6: Sơ đồ đấu nối PLC  Đấu nối mạch động lực Hình 5.7: Sơ đồ đấu mạch động lực 103 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc 5.2 THI CÔNG MÔ PHỎNG Bước 1: Vào Start similulation để bắt đầu mô phỏng, sau xuất hộp thoại run Hình 5.8: Vào Start similulation Hình 5.9: Hộp thoại Run Bước 2: Xuất hộp thoại Load preview -> click vào Load Hình 5.10: Hộp thoại Load preview 104 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc Bước 3: Chọn Star Module -> Finish Sau chờ vài phút để xuất giao diện Hình 5.11: Load Results Hình 5.12: Giao diện mơ 105 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc Bước 4: Bắt đầu nhấn nút ON cho mô bắt đầu Hình 5.13: Khi động bơm nước chạy Hình 5.14: Khi động bơm xà phịng chạy 106 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc Hình 5.15: Khi động bơm nước chạy Hình 5.16: Khi quạt chạy 107 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc Hình 5.17: Khi động chổi quét chạy Hình 5.18: Khi nhấn nút STOP, hệ thống ngừng hoạt động 108 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc Chương ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 6.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Sau thời gian tìm hiểu thực đề tài, nhóm hoàn thành đạt kết sau :  Nắm kiến thức hệ thống rửa xe tự động phần liên quan  Tìm hiểu thêm số kiến thức  Mơ thành cơng mơ hình phần mềm mơ  Chế tạo thành cơng mơ hình vật lý máy rửa xe ô tô tự động  Sản phẩm có tính mỹ thuật tính ổn định cao Qua đồ án lần này, với việc thiết kế, chế tạo sản phẩm thực tế, nhóm thu nhiều kinh nghiệm việc tính tốn, chế tạo sản phẩm Qua củng cố thêm kiến thức mà nhóm học suốt thời gian ghế nhà trường 6.2 ƯU ĐIỂM VÀ KHUYẾT ĐIỂM Ưu điểm  Mơ hình vật lý gọn nhẹ, dễ di chuyển  Tối ưu diện tích sử dụng  Máy chạy linh hoạt Khuyết điểm  Vẫn hạn chế mặt kỹ thuật  Mơ hình đạt mức thẩm mĩ trung bình  Chưa thực hiểu hết chuyên môn kĩ thuật hệ thống rửa xe thực tế 109 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc 6.3 HẠN CHẾ Vì sản phẩm làm mang tính nghiên cứu nên cịn mang tính chưa sử dụng rộng rãi ngồi thực tế Trình độ chun mơn sinh viên chưa hồn thiện kỹ Chưa có nhiều tài liệu Việt Nam hệ thống rửa xe tự động Do thời gian điều kiện sinh viên nên sản phẩm chưa hoàn hảo 6.4 KẾT LUẬN Tuy thời gian có hạn hẹp, nhóm hồn thành đề tài tốt nghiệp theo thời gian quy định Sau hoàn thành đề tài này, nhóm tìm hiểu nắm vững phần kiến thức liên quan ứng dụng thực tế chúng Với thời gian có hạn, đề tài tương đối mẻ nên khơng khó tránh khỏi thiếu sót q trình thi cơng mơ hình hồn tất đề tài Nhóm mong sau đề tài ứng dụng rộng rãi vào thực tế, tính thiết yếu thời buổi cơng nghiệp hóa đại hóa Thơng qua đề tài này, ta thấy ngày nhiều dịch vụ chuyển dần theo hướng tự động 100% ứng dụng rộng rãi đa dạng nhiều lĩnh vực sản xuất 110 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Bảo Hoàng – Mỹ Linh – Vương Quốc TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Catalog Table Of Contents Car Wash Spray Product Spraying System Co, trang A5 – B22 [2] Catalog Nozzles for Special Purposes Everloy-spray-nozzles, trang G5 [3] Lương Văn Hồn (2019) Báo cáo ngành tơ Trung tâm nghiên cứu phân tích Viettinbank securities, trang – 12 [4] Mitsubishi Hướng dẫn lập trình Fx3U Mitsubishi Electric, trang 24 – 197 111 ... giải pháp thiết kế hệ thống rửa xe tự động Chương 3: Phương pháp thiết kế hệ thống rửa xe tự động Chương 4: Quy trình thiết kế hệ thống rửa xe tự động Chương 5: Thi công hệ thống rửa xe tự động Chương... hỏi, tìm hiểu nhiều hệ thống tự động, nhóm định chọn đề tài ? ?Thiết kế hệ thống rửa xe tự động sử dụng thiết kế PLC? ?? II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Tuy khơng xem hệ thống rửa xe tự động lại lạ lẫm nhiều... kiểu hệ thống rửa xe tơ tự động điển hình gồm: - Touchless Wash: Là hệ thống rửa xe ô tô tự động mà không dùng dụng cụ hay chổi rửa xe để làm bề mặt xe Toàn xe rửa làm xà rửa xe chuyên dụng với