(Đồ án hcmute) ứng dụng plc điều khiển mô hình bãi đỗ xe thông minh dạng vòng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH DẠNG VÒNG GVHD: ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH: LÊ TIẾN ĐẠT ĐỖ VĂN HOÀN PHÙNG HỮU THỊNH SKL010002 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH DẠNG VÒNG GVHD : NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH : LÊ TIẾN ĐẠT MSSV : 13142458 ĐỖ VĂN HOÀN MSSV : 13142391 PHÙNG HỮU THỊNH MSSV : 13142422 KHOÁ: 2013-2017 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ TPHCM, THÁNG 7, NĂM 2017 PHẦN A: GIỚI THIỆU i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Tiến Đạt MSSV: 13142458 Phùng Hữu Thịnh MSSV: 13142422 Đỗ Văn Hồn MSSV: 13142391 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử Lớp : 13142CL1 Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Tấn Đời ĐT: 0983222159 Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Thiết kế - thi cơng Mơ hình giữ xe tự động PLC Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: MSSV: .MSSV: .MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….Bằng chữ: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2017 iii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: MSSV: .MSSV: .MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….Bằng chữ: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2017 iv LỜI CẢM ƠN Để luận văn đạt kết tốt đẹp, nhóm tác giả nhận sự hỗ trợ, giúp đỡ nhiều môn, giảng viên bạn bè Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép nhóm bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến tất giảng viên bạn bè tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập nghiên cứu đề tài Trước hết nhóm tác giả xin gửi tới thầy cô khoa Đào tạo chất lượng cao Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc Với sự quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu đáo thầy cơ, đến nhóm hồn thành luận văn, đề tài: "Ứng dụng PLC điều khiển mơ hình bãi đỗ xe thơng minh dạng vịng " Đặc biệt nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới giảng viên – ThS Nguyễn Tấn Đời quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn nhóm hồn thành tốt luận văn thời gian qua Nhóm tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, Khoa Phòng ban chức trực tiếp gián tiếp giúp đỡ nhóm suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Với điều kiện thời gian kinh nghiệm cịn hạn chế nhóm, luận văn khơng thể tránh thiếu sót Nhóm tác giả mong nhận sự bảo, đóng góp ý kiến thầy để nhóm có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt cơng tác thực tế sau Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! , ngày tháng năm v TĨM TẮT ĐỀ TÀI Trong cơng xây dựng phát triển, đất nước bước thời kỳ Công Nghiệp Hoá - Hiện Đại Hoá với hội, thuận lợi khó khăn, thách thức lớn Điều đặt cho hệ trẻ, người chủ tương lai đất nước nhiệm vụ nặng nề Đất nước cần sức lực trí tuệ lịng nhiệt huyết trí thức trẻ, có kỹ sư tương lai Với sự phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực điện điện tử - tự động hóa - tin học nói riêng làm cho mặt xã hội thay đổi ngày Do lượng phương tiện giao thông ngày tăng cao có xe Để giải nhu cầu chỗ giữ xe vấn đề nan giải, lý diện tích đất trống thành phố ngày hạn hẹp, không đủ chỗ để giữ xe Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức học trường, nhóm tác giả muốn tìm hiểu mơ hình giữ xe vừa tiết kiệm diện tích mà đáp ứng đươc nhu cầu thực tế Chính vậy, nhóm tác giả lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Ứng Dụng PLC Điều Khiển Mô Hình Bãi Đỗ Xe Tự Động Dạng Vịng” Những kiến thức, lực đạt trình học tập trường đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án cuối khóa Vì nhóm thực đề tài cố gắng tận dụng kiến thức học trường với sự tìm tịi, nghiên cứu với sự hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn Thầy/Cô thuộc trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM để hồn thành tốt đồ án Mặc dù nhóm thực đề tài cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt thời hạn không tránh khỏi thiếu sót, mong q Thầy/Cơ bạn sinh viên thơng cảm Nhóm thực đề tài mong nhận ý kiến đóng góp q Thầy/Cơ bạn sinh viên vi Mục Lục MỤC LỤC PHẦN A: GIỚI THIỆU .i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT ĐỀ TÀI vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ xiii PHẦN B: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề: 1.2 Mục tiêu nghiên cứu: 1.3 Nội dung nghiên cứu: .5 1.4 Giới hạn đề tài: CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ thông bãi giữ xe tự động 2.1.1 Khái niệm hệ thống bãi giữ xe tự động 2.1.2 Lợi ích bãi giữ xe tự động 2.2.3 Các hệ thống giữ xe tự động thực tế 2.2 Tổng quan PLC S7-300 2.2.1 Giới thiệu chung PLC 2.2.2 Các tín hiệu kết nối với PLC 11 vii Mục Lục 2.2.3 Các module PLC S7-300 12 2.2.4 Cấu trúc chương trình PLC S7-300 14 2.2.5 Cấu trúc phầm mềm PLC S7-300 15 2.3 Tổng quan Arduino 17 2.3.1 Giới thiệu 17 2.3.2 Phần cứng Arduino 17 2.3.3 Giao diện phần mềm IDE 21 2.3.4 Cấu trúc chương trình phần mềm arduino IDE 25 2.4 Phương pháp lựa chọn điều khiển động không đồng ba pha 27 2.4.1 Điều chỉnh tốc độ cách điều chỉnh công suất trượt 28 2.4.2 Điều chỉnh tôc độ cách thay đổi tần số 28 2.4.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato 28 2.4.4 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch roto động roto dây quấn 28 2.4.5 Lựa chọn phương pháp điều khiển động cho mơ hình 29 2.5 Hệ thống điều khiển giám sát SCADA 30 2.5.1 Giới thiệu 30 2.5.2 Lịch sử phát triển 30 2.5.3 Định nghĩa hệ thống SCADA 30 2.5.4 Tính hệ thống SCADA 31 2.5.5 Các cấu hình hệ thống SCADA 31 2.6 Mạng giao tiếp điều khiển 33 2.7 Màn hình HMI 35 2.7.1 Giới thiệu 35 2.7.2 Các thiết bị HMI truyền thống 36 2.7.3 Các thiết bị HMI đại 36 viii Chương 3: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Hiển thị thời gian PLC Chọn chiều quay nghịch Chọn chiều quay thuận Chọn số pallet cần Chuyển chế độ sang AUTO Hình 3.28: Màn hình chế độ manual Hiển thị thời gian PLC Pallet tương ứng Chuyển chế độ sang AUTO Chuyển sang hình ADMIN Đăng nhập quyền ADMIN Hình 3.29: Màn hình chế độ auto 68 Chương 3: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Chọn pallet tương ứng Mật pallet ( có xe ) Thời gian lúc gửi xe Thời gian gửi Quay lại hình AUTO Chế độ gửi xe Chế độ lấy xe Hình 3.30: Màn hình chế độ ADMIN b) Màn hình HMI Sang hình gửi xe Sang hình lấy xe Hình 3.31: Màn hình 69 Chương 3: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Hiển thị số lượng xe Kích hoạt gửi xe Hiển thị thứ tự pallet Nhập mật Nút xác nhận gửi xe Quay hình Hình 3.32: Màn hình gửi xe Hiển thị số lượng xe Kích hoạt lấy xe Nhập thứ tự pallet Nhập mật Nút xác nhận lấy xe Quay hình Hình 3.33: Màn hình lấy 70 Chương 3: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình 3.4.6 Quản lý sở liệu Yêu cầu: lưu trữ thời gian gửi lấy xe ứng với vị trí pallet Thiết kế: - Liên kết liệu nhập xuất CSDL Access với Wincc ngơn ngữ lập trình Visual Basic CSDL bao gồm cột : Số khay, Ngày gửi, xe vào, xe Nếu xe vào xuất “có xe vào” vào vị trí pallet tương ứng đồng thời xuất thời gian vào cột thời gian Nếu có xe hệ thống khởi động lại xuất “khơng có xe” vào pallet tương ứng thời gian xe thời gian hệ thống khởi động lại Cơ sở liệu cho phép báo cáo doanh thu theo ngày, theo tuần, theo tháng để người dùng giám sát biết lợi nhuận hệ thống Cơ sở liệu thu hệ thống thu thập Hình 3.34: Cơ sở liệu 71 Chương 3: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Báo cáo doanh thu: Hình 3.35: Giao diện nhập báo cáo Hình 3.36: Bảng báo cáo doanh số theo tháng 72 Chương 4: Kết Quả Và Nhận Xét CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 4.1 Mơ hình khí  Kết - Hồn thành mơ hình phần khí - Phương pháp tính tốn lựa chọn động phù hợp Hình 4.1 Mơ hình khí 73 Chương 4: Kết Quả Và Nhận Xét  Nhận xét: - Chưa có thơng tin xác hệ số ma sát hiệu suất nhơng xích dẫn đến động vận hành chưa đạt mức tối ưu - Mơ hình tự gia cơng khơng thuộc chun mơn dẫn đến khơng đồng độ xác chi tiết mơ hình, gây khó khăn vận hành 4.2 Hệ thống điện tủ điện  Kết quả: - Hoàn thành vẽ sơ đồ nguyên lý, sơ đồ lắp đặt tủ điện, sơ đồ kết nối thiết bị - Lắp đặt tủ điện mang tác phong cơng nghiệp, bố trí hợp lý gọn gàng  Hình 4.2 Tủ điện  Nhận xét: - Chưa tính tốn lựa chọn CB đóng cắt hệ thống nối đất an tồn cho mơ hình - Tính tốn số thiết bị chưa xác dẫn đến lắp đặt chưa đẹp mắt 74 Chương 4: Kết Quả Và Nhận Xét 4.3 Chương trình  Kết - Hoàn thành lưu đồ giải thuật hoàn tất chương trình dưa lưu đồ viết Nhận xét - Chương trình chưa tối ưu hóa để hoạt động tốt môi trường thực 4.4 Giao diện  Kết - Kết hợp nhiều chuẩn giao tiếp PLC với máy tính hình HMI dựa catalouge nhà sản xuất - Hoàn thành hệ thống SCADA hình giao tiếp người dùng HMI Hình 4.3 Giao diện SCADA 75 Chương 4: Kết Quả Và Nhận Xét Hình 4.4 Giao diện HMI  Nhận xét: - Chưa thân thiện với người dùng, đòi hỏi thao tác quy trình - Giao tiếp SCADA sở liệu có tốc độ đáp ứng chưa cao, liệu truyền dễ bị nhiễu - Chưa hiển thị số trạng thái báo lỗi sai mật cho người dùng 4.5 Số liệu hoạt động  Kết - Thời gian dịch chuyển pallet gần cạnh : 3s - Thời gian quay đến pallet gần nhất: 3s - Thời gian quay đến pallet xa nhất: 24s - Tần số đầu biến tần : 8Hz - Độ xác module RFID-Arduino: 90% (dao động nhẹ tùy thuộc vào mức độ rung lắc pallet) - Mức độ bảo mật cho pallet: phụ thuộc người dùng (mật người dùng đặt) 76 Chương 4: Kết Quả Và Nhận Xét  Nhận xét - Do mô hình nên khơng mơ trường hợp tải thay đổi theo số lượng xe Nhưng dùng số lượng xe để thay đổi tần số cho biến tần thông qua analog cần thiết - Sử dụng RFID để dừng động có thời gian đáp ứng chưa ổn định dẫn đến vị trí pallet dừng chưa đồng - Có thể tăng giảm thời gian dịch chuyển pallet cách tăng giảm tần số đầu biến tần 77 Chương Kết Luận Và Hướng Phát Triển CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Sau khoảng thời gian gần tháng nghiên cứu tìm hiểu tài liệu chuyên môn, tài liệu tiếng anh, nghiên cứu tài liệu Internet, ĐỒ ÁN anh chị trước với sự giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn Ths Nguyễn Tấn Đời nhóm tác giả hồn thành đầy đủ nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp yêu cầu ĐỒ ÁN “Ứng dụng PLC điều khiển mơ hình bãi đỗ xe thơng minh dạng vịng” đề cập qua số vấn đề như: nguyên lý làm việc, tổ chức nhớ, ngơn ngữ lập trình PLC … Trong q trình làm đồ án, nhóm tác giả thu số kết định:  Phần lý thuyết: - Biết cách trình bày, kết cấu đồ án - Hiểu nhu cầu chỗ giữ xe tương lai lợi ích hệ thống giữ xe tự động - Hiểu nguyên lý họat động cách đấu dây cảm biến quang - Hiểu sử dụng thành thạo biến tần MITSUBISHI vào điều khiển tốc độ chiều cho động - Hiểu cách sử dụng hình giao tiếp người dùng HMI hàng Delta dòng DOP-B - Hiểu số kiến thức PLC S7-300  Phần thực hành: - Thiết kế thi cơng hồn chỉnh mơ hình Giữ xe tự động - Lập trình Arduino ứng dụng RFID vào chế tạo nhận biết vị trí - Lập trình thành công biến tần MITSUBISHI giao tiếp với PLC SIEMENS - Lập trình hồn chỉnh hệ thống giám sát phần mềm WINCC - Chương trình điều khiển hoạt động yêu cầu 5.2 Hướng phát triển Sau hoàn thành xong mơ hình nhóm tác giả đưa số ý kiến nhằm phát triển đồ án, hi vọng hệ sau tiếp tục hoàn thiện đồ án tốt hơn: - Thiết kế thêm phần giám sát an toàn camera Ứng dụng IOT vào giao tiếp từ xa với người dùng 78 Chương Kết Luận Và Hướng Phát Triển - Cải tiến nhận biết vị trí xe sử dụng encoder Trong trình làm đề tài, nhóm tác giả tích lũy nhiều kiến thức để nâng cao trình độ thân Tuy nhiên, kiến thức thân hạn chế thời gian có hạn nên đề tài khơng tránh khỏi cịn nhiều sai sót Rất mong nhận sự góp ý thầy, để đề tài tốt nghiệp nhóm hồn thiện Một lần nhóm xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn ThS Nguyễn Tấn Đời thầy, cô giúp đỡ nhóm hồn thành tốt đề tài giao 79 Tài Liệu Tham Khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt [1] Trần Thu Hà, Trương Thị Bích Ngà, Nguyễn Thị Lưỡng, Bùi Thị Tuyết Đan (1/2013) , Giáo trình “Điện tử bản” Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM [2] Nguyễn Thị Hiền, Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn (2005), “Truyền động điện”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, Việt Nam, trang 159-210 [3] SIEMENS, “SIMATIC HMI Làm quen với WinCC (the window control center)” [4] Hoàng Minh Sơn (2006), “Mạng truyền thông công nghiệp”, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội Tài liệu tiếng anh [1] Delta Electronics Inc, “DOP Series HMI Connection Manual” [2] Mitsubishi Electric, “Inverter Fr-S500 Instruction Manual (Basic”) [3] Delta Electronics Inc, “Delta Human Machine Interface DOP-B Series” [4] Siemens, “Manual VIPA System 300S Speed7 – CPU SC 3135BF03” 80 Phụ Lục PHỤ LỤC 81 S K L 0