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.
GIỚI THIỆU
Thực trạng
1.1.1 Lịch sử ra đời và thực trạng hiện nay của ngành rửa xe trên thế giới
Nghề rửa xe ô tô bắt nguồn từ ngành chăm sóc xe Detailing trên thế giới và bùng nổ tại Los Angeles vào năm 1950 khi ô tô trở thành phương tiện di chuyển thiết yếu Ban đầu, ngành chăm sóc xe chỉ đơn giản được gọi là rửa xe ô tô, nhưng chủ yếu được cung cấp bởi các công ty lớn và hãng xe, trong khi người dân thường không chú trọng đến việc vệ sinh xe Dịch vụ chăm sóc xe chủ yếu phục vụ cho những người nổi tiếng và các nghiệp đoàn lớn.
Theo thời gian, chi phí sở hữu xe ô tô ngày càng tăng, khiến thói quen tiêu dùng của người Mỹ thay đổi Hiện nay, người tiêu dùng không chỉ sở hữu xe trong khoảng 2 năm như trước, mà thời gian sở hữu đã kéo dài lên tới 4 năm hoặc thậm chí lâu hơn.
Trong 8 năm qua, nhu cầu về việc chăm sóc và bảo trì ngoại hình cho ô tô ngày càng tăng, đặc biệt khi nền kinh tế phát triển và số lượng người giàu có gia tăng Sự xuất hiện của các xe hạng sang cũng đồng nghĩa với việc dịch vụ chăm sóc xe ô tô, hay còn gọi là detailing, phát triển mạnh mẽ Người Mỹ đã chuyển từ việc tự chăm sóc xe (Hobbyist - DIY) sang xu hướng yêu cầu dịch vụ chăm sóc xe theo nhu cầu (Do-it-for-me hay On-Demand).
Cửa hàng rửa xe đầu tiên được mở ở Detroit, MI vào năm 1914, được gọi là
Quá trình rửa xe tự động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển Ban đầu, việc rửa xe được thực hiện thủ công bởi ba người: người cấp xà phòng, người rửa xe và người làm khô xe Năm 1940, tiệm rửa xe băng chuyền tự động đầu tiên ra đời tại Hollywood, CA, với hệ thống kéo xe tự động nhưng vẫn cần lao động thủ công để rửa xe Đến năm 1946, Thomas Simpson phát minh ra hệ thống rửa xe bán tự động đầu tiên, giúp giảm thiểu lao động chân tay nhưng vẫn chưa hoàn toàn tự động hóa.
Năm 1951, hệ thống rửa xe tự động đầu tiên được ra mắt tại Seattle, WA, do ba anh em Archie, Dean và Eldon Anderson sáng lập Hệ thống này sử dụng băng truyền để kéo xe qua các máy móc lớn phun xà phòng, bàn chải tự động cọ rửa, vòi phun rửa và máy thổi khí để làm khô xe Kể từ năm 1980, ngành công nghiệp rửa xe đã phát triển mạnh mẽ với hàng ngàn tiệm rửa xe tư nhân xuất hiện trên khắp nước Mỹ Hiện nay, dịch vụ rửa xe tự động trên toàn thế giới ngày càng phát triển, với các thương hiệu nổi bật như Mister Car Wash, Zips Car Wash và International Car Wash Group.
Ngành rửa xe tự động hiện đang phổ biến trên toàn cầu, đặc biệt tại các quốc gia như Mỹ, Trung Quốc và Hàn Quốc Ba kiểu hệ thống rửa xe ô tô tự động điển hình bao gồm:
Rửa xe không chạm là hệ thống rửa xe tự động tiên tiến, không sử dụng dụng cụ hay chổi rửa, mà sử dụng xà bông chuyên dụng để làm mềm chất bẩn Sau đó, nước được phun áp lực cao để làm sạch toàn bộ bề mặt xe, mang lại hiệu quả rửa xe tối ưu.
Hệ thống rửa xe ô tô tự động Soft Touch Wash sử dụng các bộ chổi rửa để loại bỏ đất cát bám dính trên bề mặt xe, điều mà nước áp lực cao không thể thực hiện hiệu quả.
Hệ thống Soft Touch Wash kết hợp Pre Wash mang lại giải pháp tối ưu cho việc rửa xe tự động, khắc phục nhược điểm của các mô hình trước đó Với giai đoạn Pre Wash, quy trình rửa xe sẽ bao gồm bước rửa thủ công ban đầu, giúp loại bỏ các chất bẩn cứng đầu mà các phương pháp rửa nhanh không thể xử lý hiệu quả.
1.1.2 Thực trạng ngành rửa xe ở Việt Nam
Dịch vụ chăm sóc xe hơi tại Việt Nam đã phát triển từ những điểm rửa xe tự phát, nhưng thị trường đã tự điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu cao hơn Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, các chuyên viên cần được đào tạo bài bản và có chứng chỉ Hóa chất và dụng cụ sử dụng phải chuyên dụng và đến từ các hãng uy tín Quy trình thực hiện dịch vụ cần rõ ràng và khách hàng nên được tư vấn đầy đủ trước khi trải nghiệm.
Khi nền kinh tế phát triển, đời sống người dân cải thiện, nhu cầu di chuyển và tiêu dùng cũng tăng cao Trước đây, xe hơi nhập khẩu hiếm khi xuất hiện do giá thành cao, nhưng hiện nay chúng đã trở nên phổ biến Đặc biệt, Việt Nam đã có hãng xe ô tô đầu tiên mang tên VinFast, đánh dấu bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô trong nước.
Nhu cầu chăm sóc và bảo dưỡng xe đang gia tăng đáng kể trong cuộc sống hiện đại, khi mọi người ngày càng bận rộn Không chỉ chú trọng đến chất lượng dịch vụ, mà thời gian cũng trở thành yếu tố quan trọng Do đó, các dịch vụ chăm sóc xe vừa đảm bảo chất lượng vừa nhanh chóng luôn là ưu tiên hàng đầu của người tiêu dùng.
Mô hình rửa xe tự động Soft Touch Wash kết hợp Pre Wash đang trở nên phổ biến tại Việt Nam Thiết kế của mô hình này thường nhỏ gọn và hoạt động đơn giản, bao gồm các bước Pre Wash, rửa với hoạt chất và rửa lại.
Hình 1.1: Mô hình rửa xe tự động ở Việt nam (Nguồn Internet)
Nguyên nhân
Mặc dù hệ thống rửa xe tự động mang lại nhiều lợi ích, nhưng tại Việt Nam, nó không đạt được thành công như mong đợi Một số nguyên nhân có thể kể đến bao gồm sự thiếu nhận thức của người tiêu dùng về tiện ích của dịch vụ này, chi phí đầu tư ban đầu cao, và sự cạnh tranh khốc liệt từ các tiệm rửa xe truyền thống.
Đường xá Việt Nam kém, bụi bẩn, đất nhiều
Khí hậu nhiệt đới thường xuyên mưa, sau mưa thì đường ngập nước làm bùn đất bám nhiều
Lao động nhiều, nên dẫn đến nhân công làm nghề rửa xe nhiều
Chỉ cần một vài dụng cụ cơ bản thì có thể mở cửa hàng rửa xe
Chi phí lắp đặt cao
Chi phí cho bảo trì hệ thống cao
Nước áp lực quá cao ảnh hưởng tới bề mặt sơn
Không đáp ứng được các yêu cầu hóa chất bảo dưỡng
Không làm sạch được nội thất bên trong xe
Mặc dù gặp nhiều khó khăn trong phát triển, Việt Nam vẫn sở hữu tiềm năng lớn cho hệ thống rửa xe tự động Nước ta đang nằm trong top những quốc gia Đông Nam Á có tốc độ tăng trưởng thị trường ô tô cao Tuy nhiên, Việt Nam vẫn là một quốc gia đang phát triển với nền kinh tế trung bình so với khu vực Ngành công nghiệp ô tô tại Việt Nam còn nhỏ và chưa phát triển mạnh mẽ, trong khi giá xe ô tô lại cao hơn nhiều so với thu nhập bình quân đầu người, dẫn đến thị trường ô tô vẫn còn hạn chế.
Năm 2013 – 2018, mức tăng trưởng sản lượng xe tiêu thụ CAGR 5 đạt 23,8% ở mức rất cao và có phần đồng thuận với tăng trưởng GDP Sự sụt giảm trong năm
Năm 2017, tâm lý chờ đợi giá xe giảm do ảnh hưởng của AFTA đã không được thực hiện khi giá xe không giảm như mong đợi Nguyên nhân chính là lượng xe nhập khẩu vào Việt Nam rất hạn chế, do chưa đáp ứng được các yêu cầu của nghị định 116.
Hình 1.2: Doanh số bán xe ở Việt Nam từ năm 2005-2018
Trong năm 2018, các thành viên của Hiệp hội các nhà sản xuất ôtô Việt Nam (VAMA) đã tiêu thụ tổng cộng 196.949 xe du lịch, chiếm 69% tổng lượng xe tiêu thụ Bên cạnh đó, xe dịch vụ đạt 84.598 chiếc và xe mục đích đặc biệt đạt 7.136 chiếc.
Hình 1.3: Doanh số bán xe theo chủng loại từ tháng 01/2018-02/2019
Tiềm năng phát triển
TỔNG QUAN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 CÁC LOẠI MÔ HÌNH RỬA XE TỰ ĐỘNG
2.1.1 Mô hình rửa xe tự động Touchless Wash
- Thời gian rửa xe trung bình từ 4-6 phút một xe, khoảng 10-15 chiếc một giờ
- Có chức năng làm mềm vết bẩn cứng đầu nhờ bọt tuyết chuyên dụng
- Kết cấu lắp ráp và vận hành đơn giản phù hợp cho mặt bằng nhỏ không chiếm nhiều diện tích
- Thường sử dụng tại các hãng xe hoặc trạm xăng do tính linh hoạt
Hình 2.1: Hệ thống rửa xe Touchless Wash – LEISUWASH (Nguồn Internet)
TỔNG QUAN GIẢI PHÁP
Các loại mô hình rửa xe tự động
2.1.1 Mô hình rửa xe tự động Touchless Wash
- Thời gian rửa xe trung bình từ 4-6 phút một xe, khoảng 10-15 chiếc một giờ
- Có chức năng làm mềm vết bẩn cứng đầu nhờ bọt tuyết chuyên dụng
- Kết cấu lắp ráp và vận hành đơn giản phù hợp cho mặt bằng nhỏ không chiếm nhiều diện tích
- Thường sử dụng tại các hãng xe hoặc trạm xăng do tính linh hoạt
Hình 2.1: Hệ thống rửa xe Touchless Wash – LEISUWASH (Nguồn Internet)
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật hệ thống rửa xe Touchless Wash – LEISUWASH
Kích thước máy chính 3500 x 1200 x 900 mm
Kích thước hệ thống pha hóa chất 800 x 450 x 1400 mm
Chiều dài ray trượt 7500 mm
Kích thước lắp đặt nhỏ nhất 7600 x 3850 x 3350 mm
Kích thước xe rửa lớn nhất 5900 x 2900 x 2050 mm
Cấp nguồn 3 pha 380V / 22Kw / 50Hz Công suất mô tơ bơm nước 15-22 Kw
Công suất mô tơ quạt gió 20.5 Kw/23000 m3
Hệ thống cảm biến siêu âm
Tốc độ tay rô bốt 28 giây/vòng
Tiêu hao hóa chất rửa dao động từ 20-50 ml mỗi xe, tùy thuộc vào độ đậm đặc của hóa chất Bên cạnh đó, lượng bọt làm bóng tiêu thụ từ 50 đến 100 ml mỗi xe Cuối cùng, tiêu thụ wax làm bóng là khoảng 20-40 ml mỗi xe.
Tiêu thụ nước 100 lít/xe (rửa thường), 150 lít/xe (rửa chi tiết) Tiêu thụ điện 0.52 Kw/xe (rửa thường), 1
Kw/xe (rửa chi tiết)
2.1.2 Mô hình rửa xe Soft Touch Wash
- Thời gian rửa xe trung bình 3-4 phút một xe, khoảng 15-25 xe/giờ
- Có bộ chổi rửa với khả năng ma sát mạnh mẽ làm bề mặt sạch đất các vết bẩn cứng đầu
- Kết cấu phức tạp và nhiều chế độ rửa xe khác nhau phù hợp cho khu vực cần số lượng rửa xe lớn với tốc độ nhanh
- Thường sử dụng tại các hãng xe
Hình 2.2: Mô hình rửa xe Soft Touch Wash – Zonda (Nguồn Internet)
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật mô hình rửa xe Soft Touch Wash - Zonda
Hãng sản xuất Zonda, China
Kích thước xe có thể rửa 5500x1950x2000mm
Chiều rộng giữa 2 ray 3245 mm
Thời gian rửa 4-6 phút/xe
Lượng tiêu hao nước 100 -120 lít/xe
2.1.3 Mô hình rửa xe Soft Wash kết hợp Pre Wash
- Thời gian rửa xe trung bình 8-10 phút/xe, khoảng 8-10 xe/giờ
- Có giai đoạn rửa bằng thủ công làm sạch đất cát trước khi rửa tự động
- Có bộ chổi rửa có khả năng ma sát mạnh mẽ làm bề mặt sạch đất cát cứng đầu
- Kết cấu phức tạp và có nhiều chế độ rửa xe khác nhau phù hợp cho khu vực có xe thường xuyên dính đất cát nhiều
- Phù hợp cho khu vực dân cần số lượng sửa xe lớn với tốc độ nhanh thường sử dụng tại các hãng xe
Hình 2.3: Mô hình rửa xe Soft Wash kết hợp Pre Wash – KW-11SF
Bảng 2.3: Mô hình rửa xe Soft Wash kết hợp Pre Wash – KW-11SF
Nơi xuất xứ Chiết giang, Trung Quốc
Mã sản phẩm KW-11SF
Tên Tunnel car wash machine
Tiêu chuẩn điện năng 3PH 380V 50Hz 208-220/460V
60Hz Lượng nước tiêu thụ 160l/chiếc Áp suất cao 3 bộ
Công suất đầu ra 35kW-40kW
Công suất rửa xe 60 chiếc/giờ
Khảo sát
Khảo sát tại Hà Nội và TP HCM cho thấy khách hàng ngày càng quen thuộc với dịch vụ "rửa xe ô tô tự động", một hình thức hiện đại đang trở nên phổ biến Nhu cầu trải nghiệm phong cách rửa xe này của các chủ sở hữu ô tô ngày càng tăng, với nhiều người tỏ ra thích thú trước sự tiện lợi và nhanh chóng của phương pháp vệ sinh xe tự động.
Nhiều người được hỏi vẫn băn khoăn về hiệu quả của hệ thống rửa xe ô tô tự động, liệu nó có nâng cao chất lượng rửa xe hay không Họ cũng thắc mắc về khả năng tiết kiệm thời gian so với các dịch vụ rửa xe truyền thống do thợ thực hiện Bên cạnh đó, giá cả của dịch vụ rửa xe tự động so với các phương pháp truyền thống cũng là một vấn đề được quan tâm.
Xác định yêu cầu
2.3.1 Yêu cầu với hệ thống thực tế
Thiết lập chế độ nước an toàn cho bề mặt xe ô tô
Xử lí nước thải nhằm bảo vệ môi trường
2.3.2 Yêu cầu về mô hình vật lý
Đảm bảo quy trình cơ bản
Lựa chọn thiết bị điện
Đảm bảo hoạt động ổn định và thẩm mỹ
2.3.3 Yêu cầu về mô hình mô phỏng
Đảm bảo yêu cầu đầy đủ các bước như mô hình vật lý
Hoạt động ổn định và mang tính thẩm mĩ
PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
Các vấn đề đặt ra
Hệ thống rửa xe tự động có nhiều loại hình thức khác nhau, trong đó mô hình Soft Touch Wash nổi bật với tính năng hoàn toàn tự động và hiệu suất cao Nghiên cứu này tập trung vào thiết kế hệ thống rửa xe ô tô tự động, với sự chú trọng vào mô hình Soft Touch Wash Mặc dù nghiên cứu có thể bao quát nhiều lĩnh vực, nhóm sẽ chỉ giới hạn trong những phạm vi cụ thể.
- Đối tượng: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống rửa xe ô tô tự động theo kiểu Soft Touch Wash
Nghiên cứu tập trung vào việc tính toán các thông số nhỏ, thiết kế hệ thống và chế tạo mô hình thực tế dựa trên các tính toán đã thực hiện, đồng thời tham khảo các hệ thống tương tự đã tồn tại ở nước ngoài.
- Hệ thống được điều khiển trực tiếp và giám sát bằng HMI
- Hệ thống được điều khiển bởi PLC Mitsubishi
- Hệ thống được mô phỏng băng phần mềm TIA Portal V15.1
3.1.2 Các vấn đề đặt ra
Hệ thống rửa xe ô tô tự động là một quy trình khép kín bao gồm các thành phần như đường đi chính, bãi đỗ xe, máy thanh toán tự động, hệ thống rửa xe, bãi đỗ vệ sinh nội thất và phòng chờ Đối với nhóm sinh viên điện công nghiệp, do hạn chế về kỹ thuật và thời gian, nhóm nghiên cứu đã tập trung vào việc cải tiến hệ thống rửa chính cho xe ô tô Một số vấn đề cần giải quyết đã được nêu ra trong nghiên cứu.
- Gia công cơ khí chắc chắn, đảm bảo tính thẩm mĩ và các yêu cầu kỹ thuật
- Đảm bảo hệ thống hoạt động trên phần cứng và phần mềm, tuy nhiên vẫn sẽ có lỗi trong quá trình hoạt động
- Hệ thống cấp nước, chổi, quạt hoạt động chính xác
- Đảm bảo đầy đủ các yêu cầu cơ bản của một hệ thống rửa xe trong thực tế
- Xe mô hình nên đôi khi sẽ gặp vấn đề về thăng bằng và sẽ còn chưa đạt chuẩn yêu cầu.
Phương pháp thực hiện đề tài
- Tìm hiểu về lý thuyết ô tô để đảm bảo thiết kế phù hợp với xe ô tô
- Tìm hiểu các kiến thức về cơ khí, điện tử để ứng dụng vào quá trình tính toán, thiết kế
- Tìm hiểu các tài liệu, đồ án và các hoạt động nghiên cứu về hệ thống rửa xe ô tô tự động đã từng thực hiện trước đó
- Đưa ra phương án tối ưu cho hệ thống rửa xe ô tô tự động mà nhóm nghiên cứu sẽ triển khai
Nghiên cứu kiến thức liên quan đến hệ thống cơ khí, cơ cấu chấp hành và hệ thống điều khiển từ các tài liệu đáng tin cậy là rất quan trọng Việc này giúp tính toán và thiết kế trên lý thuyết, từ đó phát triển thành mô hình thực tế hiệu quả.
Nghiên cứu các mô hình rửa xe truyền thống tại Việt Nam giúp đánh giá những ưu điểm và nhược điểm của phương thức này trong thực tiễn Việc tìm hiểu kỹ lưỡng về các phương pháp rửa xe sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu quả và hạn chế của chúng, từ đó đưa ra những cải tiến cần thiết.
- Xem và nghiên cứu các hệ thống thực của các hãng rửa xe ô tô tự động như: Leisuwash, Zonda, Christ
- Nghiên cứu giải bài toán tự động hóa cho dây chuyền
- Xây dựng lưu đồ thuật toán và viết chương trình PLC
- Thiết kế, xây dựng mô hình tối ưu hóa bằng mô hình vật lý
- Xử lý số liệu, tính toán và viết báo cáo
3.2.3 Kết quả dự kiến đạt được
- Hiểu được phần nào cấu tạo của hệ thống rửa xe ô tô tự động, quy trình công nghệ, các thiết bị đơn giản
- Hiểu được nguyên lí hoạt động của hệ thống, từ đó xây dựng được chương trình PLC và mô phỏng hệ thống trên phần mềm
Mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động đã được thiết kế và chế tạo, bao gồm các thành phần như hệ thống cơ khí, điện, và điều khiển Mô hình này mô phỏng theo các hệ thống thực tế hiện nay, hoạt động hiệu quả và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cần thiết cho một hệ thống rửa xe tự động.
- Tìm hiểu và nghiên cứu cách kết nối các đầu vào ra trong hệ thống rửa xe tự động
Để thiết kế một hệ thống cơ điện tử hiệu quả, việc nắm vững các thành phần cơ bản như cơ khí, điện và điện tử là rất quan trọng Kiến thức này sẽ giúp bạn lựa chọn các thiết bị phù hợp với mục đích sử dụng mong muốn.
- Hiểu được cách thức hoạt động của cảm biến, cách điều khiển động cơ, từ đó lập trình chương trình điều khiển toàn bộ hệ thống.
QUY TRÌNH THIẾT KẾ
Quy trình thiết kế
4.1.1.1 Yêu cầu đối mô hình thực tế
- Xây dựng đầy đủ một hệ thống cơ bản của hệ thống rửa xe tự động
- Tính toán áp suất, lượng nước phun để khắc phục nguyên nhân gây xước, tróc sơn đối với bề mặt vỏ xe ô tô
Để đảm bảo xe không chỉ được rửa sạch mà còn bảo vệ lớp sơn bề mặt luôn sáng bóng, cần thêm vào các quy trình như cọ, lau và sấy.
4.1.1.2 Yêu cầu đối với mô hình vật lý
Xây dựng được một mô hình cơ bản của hệ thống rửa xe tự động
Lựa chọn thiết bị điện
Lập trình cho mô hình bằng PLC và HMI
Vẽ sơ đồ đi dây
4.1.1.3 Yêu cầu đối với mô hình mô phỏng
Lập trình chương trình PLC Điều khiển và giám sát bằng WinCC
Trong ngành công nghiệp rửa xe, có một số lý thuyết mới cần được tìm hiểu, bao gồm béc phun, ống dẫn nước và hóa chất rửa xe Bên cạnh đó, một số lý thuyết quan trọng cũng cần được xem xét lại, như PLC, HMI, dây điện, động cơ điện và cảm biến.
4.1.3 Thiết kế quy trình hệ thống
4.1.3.1 Quy trình hoạt động của mô hình thực tế
Hình 4.1: Sơ đồ quy trình hoạt động của mô hình thực tế
Giải thích quy trình như sau:
Bước 1: Xe vào khu vực băng chuyền
Bước 2: Rửa nước với áp lực mạnh nhằm rửa trôi bớt bụi bẩn, làm bước đệm cho bước hai rửa với hóa chất
Bước 3: Xịt hoá chất chuyên dụng
Bước 4: Chổi lau chà có lực ma sát mạnh, làm sạch bụi bẩn cứng đầu bám trên xe
Bước 5: Xịt nước áp lực mạnh rửa trôi hóa chất
Bước 6: Làm khô bằng mấy sấy nhiệt độ
Bước 7: Khăn lau nước còn sót lại
Bước 8: Xe ra khỏi khu vực băng chuyền
4.1.3.2 Quy trình hoạt động của mô hình vật lý
Hình 4.2: Sơ đồ quy trình hoạt động của mô hình vật lý
Giải thích chu trình này như sau:
Bước 1: Xe vào khu vực băng chuyền
Bước 5: Rửa lại với nước
Bước 6: Làm khô bằng quạt
Bước 7: Xe ra khỏi khu vực băng chuyền
4.1.3.3 Quy trình hoạt động của mô hình mô phỏng
Hình 4.3: Sơ đồ quy trình
Giải thích quy trình mô phỏng như sau:
Bước 1: Xe vào khu vực băng chuyền
Bước 4: Rửa lại với nước
Bước 5: Làm khô bằng quạt
Bước 6: Lau nước còn sót lại
Bước 7: Xe ra khỏi khu vực băng chuyền.
Thiết kế mô hình rửa xe tự động thực tế
Xây dựng bộ phận kết cấu thành hệ thống
Tính toán lựa chọn cải thiện đầu phun để hạn chế rủi ro cho bề mặt xe
4.2.2 Tính toán lựa chọn đầu phun
4.2.2.1 Tổng quan về đầu phun
- Khái niệm: Đầu phun là một bộ phận tưới thường dùng để tạo hình dạng cho nước khi phun ra nhằm nhiều mục đích khác nhau
Đầu phun được phân loại thành nhiều loại khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng Chúng thường được áp dụng trong các khu nông nghiệp để tưới nước cho cây trồng, cũng như trong các tiệm rửa xe và các nhà máy cắt.
- Các hình dạng phun cơ bản:
Full cone: Phun hình nón tròn xoay, hình nón đầy
Hollow cone: Phun hình nón tròn xoay, hình nón rỗng
Flat spray: phun hình rẽ quạt
Solid stream: Phun hình tia
Atomizing: Phun dạng sương sử dụng khí nén
Hình 4.4: Các hình dạng phun cơ bản
Kích thước hạt là yếu tố quan trọng trong quá trình phun dung dịch, ảnh hưởng đến hiệu quả phun Kích thước này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hình dạng phun, đặc tính của dung dịch, lưu lượng, áp lực phun và góc phun Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp tối ưu hóa quá trình phun và đạt được kết quả tốt nhất.
- Góc phun: Là độ mở của dung dịch phun tính từ đầu béc
Hình 4.5: Các góc phun cơ bản
Đầu béc phun 0° cho tia nước phun ra tạo thành một đường thẳng với áp lực nước mạnh nhất
Đầu béc phun 15° thiết kế phun tia nước theo dạng quạt với góc 15 độ, mang lại áp lực nước mạnh mẽ, giúp loại bỏ hiệu quả các vết bẩn cứng đầu trên xe hơi và băng chuyền.
Đầu béc phun 25° tạo ra tia nước dạng quạt với góc phun 25 độ và áp lực nước trung bình, lý tưởng cho việc xịt rửa sơ bộ các bề mặt lớn.
Đầu béc phun 40° tạo ra tia nước với góc phun 40 độ, giúp làm mềm bùn đất bám trên xe và rửa trôi bọt tuyết hiệu quả Với áp lực nước yếu nhất, đầu béc này là lựa chọn lý tưởng cho việc vệ sinh nhẹ nhàng.
- Lực tác động: Là lực tác động của dung dịch phun trên một cm 2
Hình 4.6: Công thức tính lực tác động của nước
Khi phun bề mặt, cần lựa chọn góc phun và lực phun phù hợp với độ cứng của vật liệu để đảm bảo an toàn và tránh hư hỏng cho bề mặt.
- Mối quan hệ giữa góc phun và bề mặt phun:
Hình 4.7: Mối quan hệ giữ góc phun và bề mặt phun
4.2.2.2 Tính toán chọn đầu phun a Những tính chất cần quan tâm
Bề mặt được phun nước
Khoảng cách từ đầu phun nước đến bề mặt
Góc phun và dạng phun
Lưu lượng b Tính chọn đầu phun
Đầu phun để rửa gầm xe ô tô
Đặc điểm vòi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Tốc độ dòng chảy: Cao
Bề mặt được phun: Gầm xe ô tô
Vị trí thường được lắp đặt:
Đặt ngay đầu băng chuyền
Gắn cố định trên mặt phẳng với băng chuyền và song song với gầm xe ô tô
Khoảng cách: Khoảng cách tùy thuộc vào độ cao của gầm xe Độ cao của gầm xe phụ thuộc vào hãng xe và phân khúc xe
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Spraying System thì ta nên chọn đầu phun dạng Flat Spray và góc phun từ 50 0 -110 0
Để đáp ứng yêu cầu về áp suất thấp và lưu lượng dòng chảy cao, việc lựa chọn lưu lượng nước lớn với áp suất tương đối là rất quan trọng.
Đầu phun rửa mui xe ô tô
Đặc điểm vòi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Tốc độ dòng chảy: Thấp
Bề mặt được phun: Mui xe ô tô
Vị trí thường được lắp đặt: Gắn trên khung cố định
Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt được phun: Thường cách xe khoảng cách 12 inch (30cm)
Kích thước béc phun: Dài bằng chiều rộng với kích thước xe ô tô lớn nhất mà hệ thống đó cho phép
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Spraying System thì ta nên chọn đầu phun dạng Standard Angle Spray và góc phun từ 50 0 -110 0
Áp suất và lưu lượng là yếu tố quan trọng trong hệ thống nước, do yêu cầu áp suất thấp và tốc độ dòng chảy thấp, chúng ta cần lựa chọn lưu lượng nước ở mức trung bình với áp suất tương đối.
Đầu phun rửa toàn bộ thân xe
Đặc điểm vòi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Tốc độ dòng chảy: Trung bình
Bề mặt được phun: Toàn bộ thân xe ô tô
Vị trí thường được lắp đặt: Gắn trên khung cố định
Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt được phun: Thường cách xe khoảng cách 12 inch (30cm)
Kích thước béc phun: Dài bằng chiều rộng với kích thước xe ô tô lớn nhất mà hệ thống đó cho phép
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Spraying System thì ta nên chọn đầu phun dạng Flat Spray và góc phun từ 50 0 -110 0
Để đáp ứng yêu cầu về áp suất cao và tốc độ dòng chảy trung bình, chúng ta cần lựa chọn lưu lượng nước có áp suất tương đối cao.
Đầu phun di động rửa sạch thân xe
Đặc điểm vòi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Tốc độ dòng chảy: Thấp
Góc: Trung bình đến rộng
Bề mặt được phun: Toàn bộ thân xe ô tô
Vị trí thường được lắp đặt: Gắn trên khung cố định và được hỗ trợ di chuyển
Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt được phun: Thường cách xe khoảng cách 12 inch (30cm)
Kích thước béc phun: Dài bằng chiều rộng với kích thước xe ô tô lớn nhất mà hệ thống đó cho phép
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Spraying System thì ta nên chọn đầu phun dạng Flat Spray và góc phun từ 40 0 -80 0
Áp suất và lưu lượng: Bởi vì yêu cầu áp suất nhỏ và tốc độ dòng chảy nhỏ nên ta chọn lưu lượng nước và có áp suất thấp
Đầu phun một bên sườn xe ô tô
Đặc điểm vòi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Tốc độ dòng chảy: Cao
Bề mặt được phun: Một bên thân xe ô tô
Vị trí thường được lắp đặt: Gắn trên khung cố định
Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt được phun: Thường cách xe khoảng cách 12 inch (30cm)
Kích thước béc phun: Dài bằng chiều rộng với kích thước xe ô tô lớn nhất mà hệ thống đó cho phép
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Spraying System thì ta nên chọn đầu phun dạng Flat Spray và góc phun từ 40 0 -80 0
Để đáp ứng yêu cầu về áp suất nhỏ và lưu lượng dòng chảy cao, chúng ta nên lựa chọn lưu lượng nước lớn với áp suất thấp.
Đặc điểm vòi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Tốc độ dòng chảy: Thấp
Bề mặt được phun: Toàn thân xe ô tô
Vị trí thường được lắp đặt: Gắn trên khung cố định
Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt được phun: Thường cách xe khoảng cách từ khung đến mui xe lớn nhất
Kích thước béc phun: Dài bằng chiều rộng với kích thước xe ô tô lớn nhất mà hệ thống đó cho phép
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Everloy thì ta nên chọn đầu phun dạng Water Knife và góc phun thẳng
Áp suất và lưu lượng: Bởi vì yêu cầu áp suất nhỏ và tốc độ dòng chảy thấp nên ta chọn lưu lượng nước và có áp suất thấp
Hình 4.19: Catalog Water Knife 4.2.3 Chu trình hệ thống rửa xe tự động thực tế
4.2.3.1 Hệ thống phun nước làm sạch
Hệ thống bao gồm nhiều đầu phun nước, ống dẫn, bơm tăng áp, bồn nước, van nước,…
Hình 4.20: Các giai đoạn phun nước rửa sạch
Phun nước làm sạch thường được chia làm hai giai đoạn: Giai đoạn đầu của quy trình rửa xe và giai đoạn sau khi rửa hóa chất
Ở giai đoạn đầu thường bao gồm các quy trình:
Rửa một bên thân xe (Rinse)
Rửa toàn bộ thân xe (Final Rinse)
Ở giai đoạn sau khi rửa hóa chất
Rửa một bên thân xe (Rinse)
Rửa toàn bộ thân xe (Wash)
4.2.3.2 Hệ thống phun hóa chất và chổi quét
Hệ thống rửa xe bao gồm nhiều chổi xoay tròn kết nối với động cơ để loại bỏ vết bẩn trên bề mặt xe Ngoài ra, các vòi phun hóa chất, ống dẫn, động cơ bơm và bồn hóa chất cũng được sử dụng để phun hóa chất lên xe, giúp tăng hiệu quả rửa xe.
Hình 4.21: Phun hóa chất kèm chổi quét (Nguồn Internet)
Hình 4.22: Sơ đồ hệ thống chổi (Nguồn Internet)
Một quy trình phun hóa chất và chổi quét thường bao gồm:
Thiết bị phun hóa chất chính
Hai chổi thấp quét bánh xe
Hai chổi cao quét thân xe
Một chổi nằm ngang quét mui xe
Bộ bốn chổi kết hợp quét
4.2.3.3 Hệ thống sấy và lau khô
Hệ thống bao gồm nhiều máy thổi khí nóng được lắp đặt trên khung cố định tại các vị trí khác nhau, cùng với động cơ chổi lau, nhằm loại bỏ hoàn toàn nước còn sót lại trên thân xe.
Hình 4.23: Hệ thống sấy (Nguồn Internet)
Hệ thống sấy sử dụng nhiều máy thổi khí nóng để làm khô nước trên bề mặt xe nhanh chóng Nguyên lý hoạt động của máy thổi khí là làm nóng không khí qua bộ phận gia nhiệt, tạo ra không khí nóng có nhiều ứng dụng, từ sưởi ấm không gian đến sấy sơn và các bộ phận Máy thổi khí nóng được lựa chọn dựa trên các yếu tố như nhiệt độ sấy, lưu lượng và công suất Hiện nay, có nhiều loại máy sấy chuyên dụng cho ô tô, bao gồm cả các giàn sấy lắp sẵn.
Đối với khăn lau cuối cùng, nên lựa chọn vải mềm, dễ thấm nước để không làm hỏng bề mặt xe ô tô Theo Carwash.com, sợi Microfiber nổi bật với khả năng thấm hút nhanh, kháng khuẩn tốt, độ bền cao và độ mềm mại, đáp ứng mọi yêu cầu trong ngành dịch vụ chăm sóc xe ô tô.
Chổi lau ô tô thường được thiết kế với các tấm microfiber dài, gắn cố định và hoạt động như con lắc đơn, giúp dễ dàng thấm hút các vết nước còn sót lại trên bề mặt xe.
4.2.3.4 Hệ thống băng tải a Khái niệm
Nó là một thiết bị di chuyển hàng hóa, vật tư từ nơi này đến nơi khác trong một đường dẫn xác định trước, cấu tạo gồm:
Khung băng tải : thường được làm bằng nhôm định hình, thép sơn tĩnh điện hoặc inox
Dây băng tải: Thường là dây băng PVC dày 2mm và 3mm hoặc dây băng
Động cơ chuyền động: Là động cơ giảm tốc công suất 0.2KW, 0.4KW, 0.75KW, 1.5KW, 2.2KW
Bộ điều khiển băng chuyền: Thường gồm có biến tần, sensor, timer, PLC
Cơ cấu truyền động gồm có: Rulo kéo, con lăn đỡ, nhông xích
Hệ thống bàn thao tác trên băng chuyền thường bằng gỗ, thép hoặc inox trên mặt có dán thảm cao su chống tĩnh điện
Hệ thống đường khí nén và đường điện có ổ cắm để lấy điện cho các máy dùng trên băng chuyền
Hệ thống băng tải được phân loại như sau:
Cách tính toán thiết kế băng tải gồm các nội dung sau:
Lựa chọn loại băng sử dụng cho băng tải đai trên cơ sở điều kiện môi trường là việc và loại vật liệu vận chuyển
Thiết kế mô hình rửa xe tự động vật lý
4.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG MÔ HÌNH VẬT LÝ
Chọn thiết bị và lắp ráp được mô hình
Thiết kế phần mềm điều khiển mô hình
4.3.2 Thiết bị cơ khí (phần cứng)
Bảng 4.1: Danh sách thiết bị cơ khí STT TÊN THIẾT BỊ SL
5 Động cơ một chiều RS550 1
8 Quạt thổi gió mini motor không chổi than 2
STT TÊN THIẾT BỊ SL
Tấm gỗ để mô hình
Cáp kết nối HMI vs PLC
25 Máy khoan, máy mài, máy cắt kim loại, máy hàn
26 Dụng cụ đo các thông số hình học
Hình 4.28: Mô hình xe (Nguồn Internet)
Kích thước Dài×Rộng×Cao: 15 – 5,5 – 3,5m
Hình 4.29: Mitsubishi Fx3U-32MT (Nguồn Internet) Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật PLC FX3U-32MT/ES
Tên sản phẩm PLC FX3U-32MT/ES
Dòng sản phẩm FX3U Series
Kiểu đầu vào Sink/Source
Tín hiệu điện áp đầu vào 24V DC ±10%
Kiểu lắp đặt DIN Rail
Thời gian đáp ứng 0.065 μs Dung lượng chương trình 64000 Steps
Ngôn ngữ lập trình Ladder Logic Nhiệt độ hoạt động tối đa +55°C
Giao diện lập trình Computer, HMI Nhiệt độ hoạt động tối thiểu 0 ° C
Kiểu kết nối USB, RS232C, RS485
Cáp kết nối FX-USB-AW, USB-SC09, USB-
SC09-FX Điện năng tiêu thụ 30 W/35 VA Kích thước WxHxD 150x90x86 mm
Dòng điện đầu ra 800 mA
Thiết bị được trang bị quạt nhằm duy trì nhiệt độ ổn định, từ đó nâng cao tuổi thọ sản phẩm Nó có chức năng chuyển đổi dòng điện xoay chiều 220VAC thành nguồn điện một chiều 24V Thông số kỹ thuật của thiết bị rất đáng chú ý.
Điện áp đầu vào: 110V~ 220V | 50 / 60hz ± 15%
Bảo vệ: Quá tải | Quá áp | Ngắn mạch
Làm mát: Bằng đối lưu không khí tự do
Tuân thủ an toàn: CCC/ FCC/ CE
Hình 4.31: Realy Omron LY2NJ 24VDC 10A (Nguồn Internet)
Thông số kỹ thuật của Relay Omron LY2NJ 24VDC 10A
Điện áp kích cho Relay trung gian: 24VDC
Hình 4.32: Sắt chữ V 6m (Nguồn Internet)
Mô hình sử dụng cây sắt V lỗ kích thước 3x3cm và 4x4cm để dễ dàng tạo hình khung theo ý muốn Việc sử dụng thanh sắt V lỗ giúp linh hoạt trong việc thay đổi khung, khác với phương pháp hàn cứng sẽ gặp khó khăn nếu cần điều chỉnh sau này Đây là bước quan trọng trong việc định hình khung chính cho mô hình.
Hình 4.33: Cảm biến tiệm cận (Nguồn Internet)
Cảm biến tiệm cận E18-D80NK sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách đến vật cản, cho độ phản hồi nhanh và ít nhiễu nhờ vào mắt nhận và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt Người dùng có thể điều chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở Thông số kỹ thuật của cảm biến hồng ngoại E18-D80NK được cung cấp chi tiết để hỗ trợ người dùng trong việc lắp đặt và sử dụng hiệu quả.
Dạng đóng ngắt: Thường mở (NO - Normally Open)
Số dây tín hiệu: 3 dây (2 dây cấp nguồn DC và 1 dây tín hiệu)
Nguồn điện cung cấp: 5VDC
Khoảng cách phát hiện: 3 ~ 80cm
Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở
Dòng kích ngõ ra: 300mA
Chân tín hiệu ngõ ra sử dụng transistor NPN với nội trở 10k kết nối lên VCC Khi có vật cản, tín hiệu sẽ xuất ra mức thấp (Low-GND), trong khi khi không có vật cản, tín hiệu sẽ duy trì ở mức cao (High-VCC).
Chất liệu sản phẩm: nhựa
Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ
Hình 4.34: Bơm mini 6 – 12V MB385 (Nguồn Internet)
Nhiệt độ hoạt động: 80 độ C
Động cơ một chiều RS550
Hình 4.35: Động cơ một chiều RS550 (Nguồn Internet)
Cấu tạo của động cơ điện một chiều gồm:
Startor là một cặp nam châm vĩnh cữu, là bộ phận đứng yên
Rotor là cuộn dây quấn được nối với nguồn điện 1 chiều, rotor quay quanh stator
Tốc độ quay: 1900 vòng / phút (không tải)
Quạt thổi gió mini motor không chổi than
Hình 4.37: Quạt thổi gió mini motor không chổi than (Nguồn Internet)
Điện áp 6V Dòng điện 42 MA Tốc độ 2000 vòng / phút
Điện áp 12V Dòng điện 82 MA Tốc độ 3700 vòng / phút
Điện áp 18V Dòng điện 125 MA Tốc độ 5100 vòng / phút
Điện áp 24V Dòng điện 165 MA Tốc độ 6180 vòng / phút
Động cơ là loại không chổi than cực dương và âm không thể nối ngược nếu cấp ngược sẽ bị cháy
Dây đỏ nối với cực dương, dây đen nối với cực âm
Ở điện áp 6V - 12V lượng gió vừa phải, tiếng ồn thấp Điện áp 24V gió mạnh nhưng sẽ làm nóng độn
Nó là nơi lắp đặt và bảo vệ các thiết bị đóng cắt điện cùng thiết bị điều khiển, đồng thời đóng vai trò là điểm đấu nối và phân phối điện cho công trình Điều này giúp đảm bảo an toàn bằng cách cách ly các thiết bị mang điện với người sử dụng trong quá trình vận hành.
Hình 4.38: Tủ điện (Nguồn Internet)
Thông số kỹ thuật: Kích thước cao 50cm, dài 40cm, rộng 21cm
Hình 4.40: Dây belt (Nguồn Internet)
Hình 4.41: Attomat PANASONIC BDE-63R (Nguồn Internet)
Cáp lập trình PLC Mitsubishi USB-SC09-FX
Hình 4.42: Cáp lập trình PLC Mitsubishi USB-SC09-FX (Nguồn Internet)
Download/upload chương trình cho PLC FX Series
Cổng USB kết nối với máy tính
Driver cáp lập trình PLC Mitsubishi
Hình 4.43:Nút nhấn CR-251-1(CRF-F25M1) (Nguồn Internet)
Nút nhấn chuyển mạch CR Series được thiết kế cho các mạch điều khiển công nghiệp hoạt động ở tần số AC 50Hz hoặc 60Hz, với dải điện áp 380V và DC 220V Sản phẩm này phù hợp để điều khiển khởi động điện từ, contactor, relay và các mạch điện khác, mang lại hiệu suất cao trong các ứng dụng công nghiệp.
Các Nút nhấn có đèn báo có thể được sử dụng trong các lĩnh vực, nơi được chỉ thị bởi tín hiệu ánh sáng
Dải Điện áp: AC 50Hz/60Hz, AC380V/DC220V
Tiêu chuẩn: IP40 - Tiêu chuẩn: IEC/EN60947-5-1 2
Số tiếp điểm: 1NO + 1NC (1a1b)
Điện áp hoạt động: AC/DC 230, 380
Tuổi thọ đóng ngắt điện: 1x10⁵
Tuổi thọ đóng ngắt cơ khí: 1x105
Nhiệt độ làm việc: -5ºC ÷ 50ºC
Bộ đo nhiệt độ mini cảm biến chống nước
Hình 4.44: Bộ đo nhiệt độ
Sai số đo nhiệt độ: ± 1 ° C
Kích thước: 4.7cm × 2.8cm × 1.4cm
Dây cáp nối PLC với HMI DOP-FX-3M
Hình 4.45: Dây cáp nối PLC với HMI DOP-FX-3M
Cáp DOP-FX-3M dài 3 mét được thiết kế để kết nối và truyền thông giữa PLC Mitsubishi dòng FX series (bao gồm FX1S, FX0N, FX1NC, FX2NC, FX3UC, FX3G) và màn hình HMI Delta dòng DOP-B Cáp sử dụng cổng RS232 với đầu DB9 chân cái để kết nối với màn hình Kinco và cổng Mini 8 chân tròn, đảm bảo sự tương thích và hiệu suất truyền dữ liệu ổn định.
Dây cáp lập trình PLC Mitsubishi MR-J3USBCBL3M
Hình 4.46: Dây cáp lập trình PLC Mitsubishi MR-J3USBCBL3M (Nguồn Internet)
Mã sản phẩm:MR-J3USBCBL3M
Sử dụng dùng để Upload / Download Parameter từ máy tính vào bộ Servo Mitsubishi o Servo Mitsubishi MR-JE o Servo Mitsubishi J3 o Servo Mitsubishi J4 o Servo MitsubishiJ5
Cổng USB cắm vào máy tính và cổng còn lại cắm vào Servo Mitsubsihi
Hệ hiều hành hỗ trợ: WINXP/7/8/10 (32/64 bit)
Hình 4.47: Đèn báo ɸ22 (Nguồn Internet)
Dòng tiêu thụ: Nhỏ hơn 20mA
Tuổi thọ: Trên 100.000 giờ sáng liên tục
4.3.3.1 Thiết kế chương trình PLC
Bởi vì PLC sử dụng là dòng PLC Fx3U 32MT nên chương trình PLC được viết trên GxWORK2 a Tổng quan về PLC
PLC, viết tắt của Programmable Logic Controller (Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được), khác biệt với các bộ điều khiển thông thường ở khả năng thay đổi thuật toán điều khiển theo nhu cầu người sử dụng Với khả năng lập trình linh hoạt, PLC cho phép thực hiện nhiều bài toán điều khiển khác nhau, mang lại hiệu quả cao trong tự động hóa.
Lịch sử phát triển của bộ điều khiển lập trình (PLC) bắt đầu từ năm 1968, khi một nhóm kỹ sư của hãng General Motors, Mỹ, đã nảy ra ý tưởng thay thế các mạch điều khiển bằng rơle và thiết bị cồng kềnh Modicon là hãng sản xuất thương mại đầu tiên trên thế giới cho ra đời bộ điều khiển lập trình mang tên Modicon 084 Ngày nay, nhiều hãng sản xuất PLC nổi tiếng như Siemens (Đức), Omron (Nhật Bản), Mitsubishi (Nhật Bản) và Delta (Đài Loan) đã xuất hiện trên thị trường.
Đơn vị điều khiển trung tâm (CPU) hay còn gọi là Bộ vi xử lý, là thành phần chủ chốt thực hiện các lệnh từ bộ nhớ chương trình CPU nhận dữ liệu từ ngõ vào, xử lý chương trình và các kết quả trung gian, sau đó truyền trực tiếp đến cơ cấu chấp hành để thực hiện xuất dữ liệu ra ngõ ra.
Bộ nhớ (Memory) là thành phần quan trọng trong máy tính, được sử dụng để lưu trữ chương trình và dữ liệu, với đơn vị nhỏ nhất là bit Nó bao gồm không gian cho hệ điều hành và vùng nhớ của người dùng, và có nhiều loại bộ nhớ khác nhau phục vụ các mục đích khác nhau.
Bộ nhớ chỉ đọc (ROM: Read Only Memory)
Bộ nhớ ghi đọc (RAM: Random Access Memory)
Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xóa được (EPROM: Erasable Programmable Read Only Memmory)
Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xóa được bằng điện (EEPROM: Electric Erasable Programmable Read Only Memory)
Các module xuất nhập (Input-Output) là cầu nối giữa vi mạch điện tử trong PLC và mạch bên ngoài Module nhập nhận tín hiệu từ cảm biến và truyền vào CPU, trong khi module xuất chuyển tín hiệu điều khiển từ CPU đến các cơ cấu chấp hành.
Trong PLC, tất cả các hoạt động xử lý tín hiệu diễn ra ở mức điện áp từ 5-15VDC, trong khi tín hiệu bên ngoài có thể có điện áp cao hơn nhiều PLC cung cấp nhiều loại ngõ ra, bao gồm ngõ ra sử dụng Rơ-le, Transistor và Triac.
Hệ thống BUS trong PLC là một tập hợp các dây dẫn kết nối các Module, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tín hiệu Hệ thống này cho phép truyền nhiều tín hiệu song song, nâng cao hiệu quả và tốc độ truyền dữ liệu trong quá trình điều khiển.
Ngôn ngữ lập trình phổ biến cho PLC bao gồm LAD (Ladder logic), FBD (Function Block Diagram) và STL (Statement List), trong đó Ladder logic là ngôn ngữ được ưa chuộng nhất PLC hoạt động dựa trên các tín hiệu ngõ vào và các thuật toán điều khiển do người lập trình thiết lập, từ đó xuất ra tín hiệu ngõ ra để điều khiển các thiết bị khác.
Thiết kế mô phỏng
Mô hình chạy đúng trình tự
Giao diện đẹp, đầy đủ
4.4.2.1 Tổng quan về PLC Siemen a Giới thiệu về PLC Siemen
Siemens chính thức có mặt tại Việt Nam vào năm 1993 và PLC Siemens đã trở thành sản phẩm nổi bật trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp Các dòng sản phẩm PLC của Siemens bao gồm Logo, S7 200, S7 1200, S7 300, S7 1500 và S7 400 Series Programmable Logic Controller (PLC) là bộ điều khiển logic có thể lập trình, cho phép người dùng tùy chỉnh thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình LAD PLC có khả năng thực hiện linh hoạt nhiều bài toán điều khiển khác nhau Ngoài Siemens, còn nhiều hãng sản xuất PLC khác như Mitsubishi, Delta, và Omron, với các ngôn ngữ lập trình phổ biến như LAD, FBD, và STL, trong đó LAD được ưa chuộng nhất.
Bộ điều khiển S7 1500 là phiên bản hiện đại của PLC S7 300, nổi bật với CPU tốc độ cao và mạnh mẽ Nó cung cấp khả năng mở rộng I/O vượt trội, hỗ trợ nhiều tính năng như web server và OPC, đồng thời tích hợp truyền thông Profibus và Profinet.
4.4.2.2 Thiết kế chương trình PLC Siemen a Các bước thiết kế chương trình
Bước 1: Click và biểu tượng TIA Portal V15.1 trên màng hình để mở giao diện
Bước 2: Click vào “Creat new project”, tại ô “Project name” điền tên của dự án, tiếp đến click vào ô “Creat”
Bước 3: Click vào Device & Network -> Add new divice ->Controllers -> SIMATIC S7-1500 -> CPU -> CPU 1512C-1PN -> 6ES7 512-1CK00-0AB0 -> ADD
Bước 4: Tại giao diện chính click vào Program blocks -> Main (OB1)
Hình 4.95: Chọn giao diện viết chương trình
Bước 5: Viết chương trình PLC
Hình 4.96: Bắt đầu viết chương trình
Bước 6: Sau khi viết xong click vào Compie để kiểm tra lỗi
Hình 4.97: Kiểm tra lỗi cho chương trình
Bước 7: Sau khi đã hoàn thiện xong chương trình PLC, ta click vào Star simulation để chạy thử dự án
Hình 4.98: Chạy thử chương trình
Bước 8: Hộp thoại Load Preview xuất hiện, click vào Load
Hình 4.99: Hộp thoại Load Preview
Bước 9: Click chọn Start module -> Finish
Hình 4.101: Hộp thoại Load results b Chương trình PLC
4.4.3.1 Tổng quan về WinCC và TIA Portl V15.1
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của Siemens dùng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong sản xuất Chương trình này thiết kế giao diện Người và Máy (HMI) trong hệ thống Scada (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức năng chính là thu thập số liệu, giám sát và điều khiển quy trình sản xuất WinCC cho phép người dùng trao đổi dữ liệu với PLC của nhiều hãng như Siemens, Mitsubishi, Allen-Bradley, và Omron thông qua cổng COM chuẩn RS232 của PC và chuẩn RS485 của PLC.
Các chức năng cơ bản của WinCC:
Phần mềm TIA Portal V15.1 là một cổng thông tin tự động hóa tích hợp hoàn toàn, bao gồm các tùy chọn vận hành và mô phỏng để tối ưu hóa quy trình làm việc với các bộ điều khiển Simatic S7-1500R/H Với Simatic S7-PLCSIM Advanced, người dùng có thể thực hiện mô phỏng và kiểm tra thiết bị, giúp phát hiện và sửa lỗi trước khi đưa vào vận hành thực tế Phần mềm còn hỗ trợ lập trình cho PLC và HMI, tạo sự đồng nhất cho hệ thống tự động hóa Tuy nhiên, nhược điểm của phần mềm là yêu cầu máy tính có khả năng xử lý cao do tích hợp đầy đủ.
4.4.3.2 Thiết kế giao diện WinCC a Các bước thiết kế
Bước 1: Sau khi hoàn thành chương trình PLC, ta chọn: Add new device -> PLC system -> SIMATIC HMI application -> Wincc RT Professional -> OK: Để kết nối với Wincc
Bước 2: Click vào Commuication module -> PROFINET/Ethernet -> kéo IE General vào vị trí
Bước 3: Kết nối PLC và Wincc
Hình 4.104: Kết nối HMI_Conection
Bước 4: Click vào HMI RT1 -> Screens -> Add new Screen
Bước 6: Lấy các thiết bị kéo ra màng hình ngoài
Hình 4.107: Icon chọn cho nút nhấn
Bước 7: Vào event -> Set bit -> gắn tag cho các icon
Hình 4.111: Set bit b Giao diện hoàn thành
Giao diện sau khi hoàn thành bao gồm:
Động cơ bơm nước 1 và 2
Động cơ bơm xà phòng
Và một số icon hiển thị khác
