LỜI CẢM ƠN Báo cáo Tiểu luận là tiền đề nhằm trang bị cho sinh viên những kĩ năng nghiên cứu, những kiến thức cơ bản và quan trọng về chuyên ngành Kỹ Thuật Điện nói chung và về lĩnh vực Tự Động Hóa PL.
BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 LỜI CẢM ƠN Báo cáo Tiểu luận tiền đề nhằm trang bị cho sinh viên kĩ nghiên cứu, kiến thức quan trọng chuyên ngành Kỹ Thuật Điện nói chung lĩnh vực Tự Động Hóa - PLC nói riêng trước trường làm sau Đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện tử – Viễn thơng trường Đại Học Sài Gịn, đặc biệt thầy cô chuyên ngành Điện Công Nghiệp tận tình dạy trang bị cho chúng em kiến thức cần thiết suốt thời gian ngồi giảng đường làm tảng cho việc thực dự án chúng em Xin trân trọng cảm ơn thầy Trương Tấn, giảng viên hướng dẫn tận tình giúp đỡ giúp em giải khúc mắc để hồn thành dự án Chúng em xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 05 năm 2022 Sinh viên thực Nguyễn Khánh Nam BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG Ngày tháng năm GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH ẢNH BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Hiện đất nước ta đà phát triển nhanh hội nhập với giới Cùng với đó, công nghiệp ô tô phát triển ngành công nghiệp ưu tiên phát triển nhà nước ta Những năm qua, với phát triển đời sống nhân dân, nhu cầu lại phương tiện vận tải ô tô tăng lên nhanh chóng, vài năm trở lại Tại số thành phố lớn, số lượng phương tiện tơ phát triển nhanh cách chóng mặt Ở thành phố Hồ Chí Minh, số lượng phương tiện tơ tăng lên nhanh chóng, gây sức ép lớn cho ngành giao thông vận tải như: phải mở rộng mạng lưới đường, tránh ùn tắc đường, phải xây dựng gara đỗ xe Trong việc tổ chức mạng lưới trung tâm đỗ xe gặp nhiều khó khăn thiếu quỹ đất Trong đó, địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm đỗ xe bãi đỗ xe thông thường, xe đỗ mặt bãi đỗ có tầng, khơng có hệ thống mái che nên hiệu sử dụng diện tích, hiệu bảo quản thấp, số lượng bãi đỗ xe lại đáp ứng phần nhỏ nhu cầu đỗ Chính thế, việc thiết kế, xây dựng bãi đỗ xe có nhiều tầng đỗ cần thiết hợp lí Các bãi đỗ xe nhiều tầng bãi đỗ xe nhiều tầng có đường lên xuống bãi đỗ xe nhiều tầng tự động Do có nhiều ưu điểm vượt trội nên bãi đỗ xe nhiều tầng tự động lựa chọn phù hợp với nhu cầu xã hội, vừa giải nhu cầu đỗ xe, vừa góp phần giảm ùn tắc giao thông, vừa đem lại hiệu kinh tế cao Xuất phát từ nhu cầu thực tế muốn làm quen với việc điều khiển hệ thống PLC kết hợp với tạo giao diện giao tiếp dùng WinCC, đồng thời hướng dẫn tận tình giảng viên Trương Tấn, em chọn thực đề tài “Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô” cho đề tài tiểu luận, nhằm tiếp thu kiến thức cần thiết PLC thiết kết giao tiếp máy tính việc tự động hóa hệ thống bãi đỗ xe thông minh Nhiệm vụ đề tài Nghiên cứu ứng dụng PLC Siemens vào điều khiển chu trình cho bãi đỗ xe thơng minh Thiết kế giao diện người dùng WinCC cho hệ thống giám sát số lượng xe vào, đồng thời tìm hiểu giao thức kết nối WinCC PLC BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Xây dựng mơ hình SCADA thực tế dùng PLC Siemens điều khiển hệ thống WinCC làm giao diện giao tiếp Đặc điểm, yêu cầu hệ thống SCADA bãi đỗ xe thông minh Hệ thống gồm có động servor, hệ thống đèn báo, hệ thống cảm biến quang, hệ thống thẻ từ để nhập xuất liệu Hệ thống điều khiển relay cho động servo; Đồng thời nhận tín hiệu từ cảm biến nhằm xác định số xe xuất bãi đổ xe lên hệ thống Hệ thống hoạt động theo chế độ: - Chế độ tự động (Auto) - Chế độ tay (Manual) Mục tiêu nghiên cứu Bước đầu biết xây dựng hệ thống SCADA tương đối hoàn chỉnh, điều khiển lập trình PLC thiết kế giao diện WinCC mang tính linh hoạt, điều khiển dựa vào chương trình thực lệnh logic Em hy vọng sau nghiên cứu đề tài tiếp thu nhiều vấn đề liên quan đến PLC phần mềm WinCC như: cấu hình phần cứng, tập lệnh PLC, WinCC, xây dựng lưu đồ viết chương trình điều khiển thống giao thức kết nối chúng Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu hệ thống SCADA bãi đỗ xe thông minh, nguyên lý hoạt động PLC, phần mềm WinCC, cách truyền liệu chúng Từ xây dựng chương trình điều khiển hệ thống PLC Siemens phần mềm WinCC Nội dung nghiên cứu Khi thực đề tài em tiến hành nghiên cứu sơ lược nội dung PLC S7-1200 phần mềm WinCC, cụ thể gồm nội dung sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống nhà xe thông minh Chương 2: Tổng quan hệ thống điều khiển giám sát thu nhập liệu SCADA Chương 3: Giới thiệu chung PLC S7-1200 phần mềm WinCC Chương 4: Thiết kế mơ hình hệ thống Sau thời gian tìm hiểu, thực hiên tiểu luận “Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô” hoàn thành phần Em xin chân thành cảm BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 ơn thầy giáo Trương Tấn bảo, hướng dẫn tận tình, giúp đỡ em suốt trình làm tiểu luận Sáng tạo mơ hình Hiện thị trường hệ thống bãi đỗ xe thông minh đưa vào sử dụng rộng rãi khu dân cư, cụm gia đình, chung cư, khu phức hợp cơng ty Tuy nhiên hệ thống áp dụng phương pháp giám sát hệ thống để biết số lượng xe có bãi, hiển thị số lượng xe lên hệ thống BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE THÔNG MINH 1.1 Đặt vấn đề Trong năm gần với phát triển kinh tế xã hội Việt Nam, lượng phương tiện giao thơng tăng cách nhanh chóng Phương tiện cá nhân tăng lên, địi hỏi diện tích đất dành cho bãi đỗ xe phải tăng theo Tuy nhiên, thành phố lớn Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Cần Thơ việc đáp ứng yêu cầu quỹ đất ngày tỏ không khả thi giá trị đất tăng nhanh, nhu cầu đất cho mục đích quan trọng khác thiếu Hiện khu vực trung tâm thành phố lớn, số ô tô phần lớn dừng đỗ vỉa hè, lòng đường gây cản trở giao thơng gây mỹ quan thị (Hình 1.1) Hình 1.1 Tình trạng dừng đỗ xe vỉa hè lòng đường Để giải vấn đề chỗ đỗ xe đô thị, nhiều nước giới sử dụng hệ thống nhà đỗ xe nhiều tầng tự động, phổ biến Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ, Singapore, Trung Quốc, Mỹ nước Châu Âu Tại nước có nhiều cơng ty chủ yếu kinh doanh bãi đỗ tơ nhiều loại, hệ thống đỗ nhiều tầng tự động sử dụng phổ biến Các công ty sản xuất hệ thống đỗ xe tự động nhà chế tạo, không trực tiếp kinh doanh bãi đỗ xe mà cung cấp lắp đặt thiết bị cho nhà đầu tư Ngồi ra, cịn hệ thống cơng ty sản xuất thiết bị phụ trợ như: hệ thống lấy vé tự động đọc thẻ, trả tiền tự 7động So với bãi đỗ xe kiểu truyền thống, lợi ích bãi đỗ xe tự động không nhanh chóng tiện lợi Bạn khơng cịn phải lo lắng xe BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 bị xơ xát, va đụng, trầy xước nơi đỗ xe cách ly hoàn toàn với bên Hệ thống đỗ xe tự động loại hệ thống mang tính kỹ thuật cao, áp dụng hòa hợp nguyên lý chung hệ thống thang máy, hệ thống xếp dỡ tự động hệ thống lưu kho tự động mà hàng hóa tơ có độ xác định.Trong hệ thống xe lưu giữ ô (Block parkings) mặt đất cao Để thực việc lưu giữ hệ thống sử dụng thiết bị nâng chuyển Đây thiết bị có chuyển động theo phương sau: phương ngang, phương đứng, phương chuyển động xoay với độ xác an tồn cao Hoạt động máy nâng chuyển điều khiển máy tính Máy tính quản lý tồn hoạt động hệ thống như: số lượng xe gửi, số chỗ trống lại, trạng thái lưu trữ, … 1.2 Các loại hình bãi đỗ xe tự động 1.2.1 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang máy Với hệ thống đỗ xe tự động dùng thang máy, lái xe đưa xe vào buồng thang máy, thang nâng xe đến tầng đỗ xe, lái xe đưa xe khỏi thang máy lái xe vào vị trí đỗ xe Hình 1.2 Mơ hình đỗ xe tự động kiểu thang máy Đặc điểm: - Tiết kiệm diện tích đường di chuyển nội xe lên xuống tầng bên bãi đỗ xe, nhiên tốn diện tích di chuyển cho xe tầng - Tốc độ nâng hạ chậm có xe người với hệ thống thang máy thời gian lấy BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 xe vào lâu - Hiện kiểu đỗ xe tự động phổ biến 1.2.2 Hệ thống đỗ xe tự động xoay vịng kiểu đứng Hình 1.3 Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng kiểu đứng Đặc điểm: - Cơ động, tiết kiệm diện tích - Có thể xoay thuận chiều ngược chiều kim đồng hồ - Dễ tháo lắp - Khơng thích hợp cho loại xe có kích thước trung – lớn - Do giá thành cao nên sử dụng không phổ biến, phần lớn lắp đặt khu đất tạm sử dụng (sau tháo dỡ đi) - Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng đứng phù hợp với xe kích thước nhỏ (xe chỗ) khơng thích hợp cho xe kích thước lớn 1.2.3 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu Cycle Parking BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình 1.4 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu Cycle Parking Đặc điểm: - Hệ thống đỗ xe tự động lắp đặt ngầm mặt đất, phù hợp cho mặt nhỏ hẹp - Tốc độ thang nâng 20 - 40 m/p - Tốc độ di chuyển ngang 20 - 30 m/p - Số lượng xe tối ưu hệ thống: - 38 xe - Điều khiển đơn giản với hình cảm ứng - Phù hợp cho cơng trình tịa nhà có quy mơ đỗ xe nhỏ - Hình dạng khu đất thường hình chữ nhật với cạnh ngắn cạnh dài 1.3 Ưu điểm hệ thống bãi đỗ xe tự động Tiết kiệm diện tích: Hệ thống tận dụng tồn thể tích không gian nhờ vào khai thác chiều cao không gian Bằng việc lưu giữ xe độ cao định so với mặt đất, số lượng xe mà trạm giữ xe tự động chứa gấp hàng chục lần so với bãi giữ ô tô thông thường Tiết kiệm thời gian: Thay khách hàng phải tự tìm chổ để xe bãi xe thơng thường khó khăn, cao điểm Với bãi giữ xe tự động khách hàng cần đưa ô tô vào trạm đầu nhập liệu an tâm khỏi xe làm việc khác mà khơng cần quan tâm vị trí để xe Công việc hệ thống đảm nhận Như vậy, thời gian tiết kiệm cho khách hàng 10 Tối ưu việc sử dụng lượng: Đầu tiên tốn nhiên liệu cho việc di chuyển xe , tìm chỗ bãi Và lượng hoạt động cho hệ thống BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình 4.16 Cảm Biến Kim Loại Tiệm Cận Fotek PM12-04N Thông số kỹ thuật: - Model: Fotek PM12-04N hãng - Điện áp hoạt động: 10~30VDC - Khoảng cách bắt cảm biến: 4mm - Ngõ thường mở (NO) NPN (Ngõ có mức thấp 0VDC, cần kéo trở lên mức điện áp cao phù hợp với thiết bị cần giao tiếp) - Vỏ nhựa ABS - Độ dài dây dẫn: 2mm - Đường kính ngồi: 12mm - Kích thước: 12 x 12 x 58.5mm Sơ đồ chân: - Nâu: VCC / 10~30VDC - Đen: Tín hiệu ngõ thường mở (NO) NPN - Xanh dương: GND / 0VDC Và số loại thiết bị khác: 38 Nút nhấn công nghiệp, đèn báo công nghiệp, relay 24V, mạch LM2596,… BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 4.3 Xây dựng chương trinh điều khiển PLC Hình 4.17 Sơ đồ nguyên lý giải toán Từ sơ đồ nguyên lý ta tiến hành giải toán cách lập trình khối lệnh để điều khiển bước u cầu tốn đề Hình 4.18 Khối 1: Khối lệnh bật chương trình 39 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình 4.19 Khối 2: Khối lệnh dừng chương trình Hình 4.20 Khối 3: Khối lệnh điều khiển chương trình 40 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình 4.21 Khối 4: Khối lệnh reset chương trình 41 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình 4.22 Khối 5: Khối lệnh chạy chương trình 42 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình 4.23 Khối 6: Khối lệnh điều khiển led 4.4 Thiết kế giao diện HMI 4.4.1 Thao tác thiết kế giao diện 43 Hình 4.24 Thiết lập đèn báo, nút nhấn phần mềm BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình 4.25 Tạo bãi giữ xe phần mềm Hình 4.26 Tạo xe ô tô phần mềm 44 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 4.4.2 Tiến hành thiết kế WinCC Hình 4.27 Giao diện mơ chương trình WinCC 45 Hình 4.28 Bảng tagname thiết kế giao diện WinCC BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 4.5 Nguyên lý hoạt động Khi chọn chế độ Auto Manual xong, nhấn nút start khởi động, hệ thống chế độ chờ Khi có xe vào, người dùng cấp thẻ từ cho xe, lúc tín hiệu thẻ từ phát lệnh cho hệ thống, hệ thống tiến hành mở cửa cho xe vào Hệ thống ưu tiên vị trí đỗ xe gần Đặt từ 1-6 ưu tiên vào từ đến 6, xe vào vị trí, cảm biến nhận tín hiệu trả PLC lúc hệ thống xuất đèn báo báo hiệu vị trí xe đỗ Khi có tín hiệu thẻ từ muốn lấy xe Hệ thống tiến hành đưa xe đến vị trí xe Sau 5s, cửa mở cho xe Tương tự chế độ Manual lấy xe theo vị trí mong muốn tay trường hợp thẻ từ Hình 4.29 Hệ thống hoạt động chế độ Auto 46 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình 4.30 Hệ thống hoạt động chế độ Manual người dùng thẻ từ 47 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Tổng kết đề tài Qua trình tìm hiểu nghiên cứu, gặp nhiều khó khăn việc nghiên cứu, làm quen tìm hiểu đề tài Nhưng nhóm thấy tính khả thi có thực đề tài với thời gian điều kiện cho phép Từ nhóm tiến hành thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển, giám sát bãi giữ xe tô yêu cầu ban đầu đề ra, bên cạnh cịn số nhược điểm cần phải hồn thiện để tối ưu hệ thống đưa vào phục vụ đời sống thường ngày sớm Với hệ thống bãi đỗ xe thơng minh, áp dụng thuật tốn ưu tiên vị trí có chế độ giám sát giúp người điều khiển biết bãi đỗ xe minh có vị trí trống, đầy phù hợp với thực tế Bên cạnh yêu cầu trình vận hành hệ thống hoạt động hiệu ổn định, hệ thống cần tinh gọn thẩm mỹ nhằm đáp ứng nhu cầu Nhóm nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công hệ thống điều khiển bãi đỗ xe thông minh Đây hệ thống điện tử hoàn chỉnh, kết hợp khí- điện tử- tin học, đề tài tài liệu tham khảo, phục vụ tốt cho công tác đào tạo, nghiên cứu, ứng dụng phát triển sử dụng lượng xanh, lượng tái tạo Việt Nam Ưu điểm: Hệ thống làm việc ổn định, linh hoạt với hai chế độ điều khiển tay điều khiển tự động, dễ dàng thay đổi thông số đầu vào nhờ lập trình điều khiển dễ dàng thay đổi, độ xác cao Một số điểm chưa hồn thiện: - Mơ hình mức nghiên cứu phịng thí nghiệm nên chưa đáp ứng mặt khách quan thực tế,… - Mơ hình khí chưa hồn thiện tối đa cách hiệu quả, đẹp mắt, phù hợp với thực tế - Mơ hình chưa đưa hệ thống thông minh vào giám sát từ xa qua internet, app, … 5.2 Hướng phát triển 48 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Với nghiên cứu tảng tiền đề để xây dựng phát triển thành công đề tài mức độ cao hơn, hoàn thiện hệ thống cách tổng quát hoạt động ổn định nhiều mơi trường khác Xây dựng kết cấu khí, mạch điều khiển, động hoàn thiện gắn liền với thực tế Có thể xây dựng hệ thống thực tế để đáp ứng nhiều yếu tố an toàn, tiết kiệm,… Kết hợp với hệ thống SCADA, điện tốn đám mây để kiểm sốt từ xa, tích hợp hệ thống camera vào mơ hình nhằm tăng tính an tồn 49 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ARDUINO [Online] https://www.arduino.cc/ [2] PLC SIEMEN[Online] https://www.siemens.com/global/en.html [3] TIA Portal V16, [Online] https://mimirbook.com/vi/9ea0d9 [4] WinCC [Online] https://www.labcenter.com/whatsnew/ [5] Duong Quang Thien and Nguyen Cong Vinh “Mo phong va thuc nghiem bo dieu khiên PID FUZZY ADAPTIVE cho dong co servo DC” March 2018 [6] A.I.M.F.A.K Manaf A Mahammed, "Object Distance Measurement by Stereo VISION," p 1, March 2013 [7] Pin măt trời, "Wikipedia," [Online] https://vi.wikipedia.org/wiki/Pin_M%E1%BA%B7t_Tr%E1%BB%9Di [8] Điện trở quang, "Wikipedia" [Online] https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_tr%E1%BB%9F_quang 50 ... đỗ xe tự động kiểu thang máy Với hệ thống đỗ xe tự động dùng thang máy, lái xe đưa xe vào buồng thang máy, thang nâng xe đến tầng đỗ xe, lái xe đưa xe khỏi thang máy lái xe vào vị trí đỗ xe Hình... lưu giữ xe độ cao định so với mặt đất, số lượng xe mà trạm giữ xe tự động chứa gấp hàng chục lần so với bãi giữ ô tô thông thường Tiết kiệm thời gian: Thay khách hàng phải tự tìm chổ để xe bãi xe. .. điều đơn giản tìm hiểu kim tự tháp tự động hóa Hình 2.5 Kim tự tháp tự động hóa Hệ thống SCADA đặt cấp độ theo dõi giám sát kim tự tháp tự động hóa Kim tự tháp tự động hóa khái niệm xuất ISA-95