I. TỔNG QUAN. 1. Giới thiệu hệ thống rào chắn xe lửa Trăn trở trước tình trạng tai nạn tàu hỏa giữa nơi giao cắt đường bộ và đường sắt gây ra nhiều mất mát về người và tài sản ngày càng gia tăng. Trong việc quản lý vấn đề an toàn giao thông, cần phải có một số biện pháp giảm thiểu tai nạn và mang lại sự an toàn cho người tham gia giao thông. Trước đây, để ngăn chặn người tham gia giao thông không đi vào làn đường tàu hỏa, người ta thường phân công những lực lượng chức năng đứng ở khu rào chắn để cảnh báo, ngăn chặn người dân có ý định sang làn đường bên kia khi có tín hiệu xe lửa sắp tới. Việc này thì gây tốn nhân lực và lượng người tham gia giao thông rất nhiều nên không thể kiểm soát hết được. Trước tình trạng này, cần một hệ thống có thể cảnh báo, ngăn chặn một cách tốt nhất để đảm bào an toàn cho người tham gia giao thông. Qua nghiên cứu, tìm hiểu, chúng em tạo ra mô hình rào chắn xe lửa thông minh sử dụng cảm biến, PLC S7 200,... Qua đó tiết kiệm chi phí nhân lực, nhân công, tăng thêm sự an toàn với người sử dụng. 2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. Nếu như trong quý I năm 2018, tai nạn đường sắt (TNĐS) giảm số vụ, số người chết và số người bị thương, thì sang quý II, TNĐS nghiêm trọng liên tiếp xảy ra: Lật tàu, hai tàu hàng đâm nhau, tàu đâm xe tải... Lỗi bắt nguồn ở cả ý thức của con người cộng với hạ tầng đường sắt yếu kém cùng một số nguyên nhân khác? Để có những góc nhìn toàn diện, thấy rõ nguyên nhân và tìm ra những giải pháp nhằm giảm thiểu TNĐS, phóng viên Báo CAND phản ánh tới bạn đọc về thực trạng đường sắt Việt Nam, những bất cập tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn. Cùng với đó, dọc trục đường Bắc Nam, vài nghìn đường ngang dân sinh được mở tự do, không quản xiết. Mỗi năm, những vụ tai nạn đường sắt (TNĐS) tại các đường ngang dân sinh vẫn là nỗi ám ảnh hằn sâu trong ký ức của nhiều người. 80% số vụ tai nạn xảy ra tại các lối đi tự mở dọc đường sắt Thời gian qua, sản xuất công nghiệp đường sắt đã đạt được một số thành tựu nhất định, góp phần nâng cao năng lực và chất lượng vận tải đường sắt, phù hợp với định hướng chiến lược phát triển giao thông vận tải chung của cả nước. Hệ thống đường sắt ở Pháp, Nhật có hệ thống cảnh báo từ xa bằng chuông, đèn tùy theo giờ và kiểm soát nghiêm ngặt. Không bao giờ có chuyện một chuyến tàu đang chạy và 1 xe đang chở đá rất nặng ngang qua. Còn ở Việt Nam có hiện tượng dường như thoải mái, dễ dàng quá. Chúng ta cần nâng cao ý thức người dân, quản lý chặt chẽ những đường ngang tự phát. Hơn nữa, cần cải tiến những phương pháp quản lý trật tự đường sắt, cảnh báo tàu đến. Chính vì lẽ đó, để hướng tới nâng cao an toàn. Chúng em đã nghiên cứu và phát triển đề tài rào chắn xe lửa tự động.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÀO CHẮN XE LỬA TỰ ĐỘNG GVHD: Nguyễn Hữu Thọ Nhóm SVTH: TP HCM, Tháng 12 năm 2019 ĐẠI HỌC CNTP TP.HỒ CHÍ MINH -✩ Khoa: CN CƠ KHÍ Bộ Mơn: Cơ Điện Tử CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -✩ - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN HỌ VÀ TÊN : Ngày giao nhiệm vụ đồ án: NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ LỚP : Đề tài: Thiết kế hệ thống rào chắn xe lửa tự động Nhiệm vụ (Yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Họ tên người hướng dẫn: Nội dung yêu cầu ĐAHP thông qua Bộ Môn Tp.HCM, ngày… tháng 12 năm 2019 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN: Người duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: Ngày bảo vệ : Điểm tổng kết: Nơi lưu trữ: Phần hướng dẫn NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nhận xét: Điểm đánh giá: Ngày tháng 12 năm 2019 (ký tên, ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu để làm đồ án học phần Chúng em xin chân thành cảm ơn: - Thầy Nguyễn Hữu Thọ phụ trách hướng dẫn, bảo, giúp đỡ giải đáp thắc mắc trình học tập, nghiên cứu đồ án - Các bạn lớp đồ án giúp đỡ nhiệt tình thời gian qua - Bên cạnh giúp đỡ gia đình, bạn bè, người thân tạo điều kiện tốt để em hồn thành đồ án Do hạn chế mặt kiến thức nên đồ án cịn nhiều thiếu sót Mong nhận đóng góp bảo thầy để đồ án hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2019 Sinh viên TÓM TẮT ĐỒ ÁN HỌC PHẦN Ngày nay, cơng nghệ hóa, đại hóa ngày phát triển Bên cạnh phát triển mảng tự động hóa trở nên quen thuộc ngành kỹ thuật dân dụng Các cấu nghành tự động hóa có khả xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà cần vài thao tác nhỏ chí tự động hồn tồn Nó thay nguyên tắc xử lý cũ, phức tạp cảm biến hay nguyên lý tự động, gọn nhẹ, dễ dàng thao tác thực sử dụng Tự động hóa khơng góp phần vào kỹ thuật điều khiền mà cịn góp phần to lớn vào việc phát triển thơng tin Chính lý trên, việc tìm hiểu khảo sát điều mà sinh viên điện tử phải quan tâm Đó nhu cầu cần thiết sinh viên chuyên ngành tự động hóa nói chung sinh viên điện tử nói riêng Thực trạng nay, Do năm gần vụ tai nạn đường sắt việt nam xảy nhiều, nguyên nhân chủ yếu ý thức người dân, phần khơng có hệ thống rào chắn hệ thống rào chắn cịn thơ sơ nên xảy vụ tai nạn thương tâm Vì vậy, nhóm em định nghiên cứu phát triển hệ thống rào chắn tự động thông minh để phần giúp ích cho việc an tồn giao thơng đường sắt Đồ án trình bày nguyên lý cấu tạo, chọn động cơ, nguyên lý hoạt động cấu chấp hành, vài thông số kỹ thuật Từ đó, tạo mơ hình thử nghiệm lắp đặt mơ hình cho hợp lý MỤC LỤC I TỔNG QUAN 1 Giới thiệu hệ thống rào chắn xe lửa .1 Tình hình nghiên cứu nước Mục tiêu, nhiệm vụ, phạm vi đề tài .2 3.1 Mục tiêu 3.2 Nhiệm vụ .2 II TÌM HIỂU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN PLC Giới thiệu PLC 1.1 Cấu trúc nguyên lý làm việc .3 1.2 Các hoạt động xử lý bên PLC PLC S7- 200 2.1 Các đèn báo S7-200: 2.2 Chế độ làm việc: PLC có chế độ làm việc: 2.3 Cấu trúc nhớ .7 2.4 Ngôn ngữ lập trình giao tiếp 10 III TÍNH TỐN VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG 13 Thiết kế phần khí 13 1.1 Chọn động 13 1.2 Phân phối số vòng quay trục 13 1.3 Phân phối công suất trục 14 Sơ đồ kết nối 14 2.1 Nguyên lý làm việc: 14 2.2 Thành phần cấu thành 15 Thực phần điện 30 3.1 Sơ đồ khối 30 3.2 Sơ đồ nối dây .31 3.3 Lưu đồ thuật toán 32 IV THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM 34 Giới thiệu phần mềm viết chương trình V4.0 STEP MicroWIN SP9 34 Chương trình cho hệ thống 34 2.1 Phần nguồn trung gian 35 2.2 Phần hệ thống rào chắn .36 2.3 Đèn còi hú .36 V KẾT QUẢ THỰC HIỆN .37 VI KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 38 Tóm tắt kết đạt được: 38 Ưu điểm: 38 Nhược điểm: 38 Hướng phát triển 38 VII TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 DANH SÁCH HÌNH MINH H Hình Cấu trúc hệ thống PLC Hình 2 PLC S7- 200 với CPU 224 Hình Giải thích chân cổng cáp nạp Hình Cấu trúc xử lý trung tâm .7 Hình Các cổng vào mở rộng 10 Hình Giao tiếp PLC với máy tính .11 Hình Ladder Logic 11 Hình Statement List 11 Hình Function Block 12 Y Hình Sơ đồ tổng quát 14 Hình Nút nhấn 15 Hình 3 Đèn kết hợp với còi 15 Hình Mạch hạ áp 16 Hình Các đường ray 17 Hình Rào chắn từ mica 17 Hình Động giảm tốc .18 Hình Cảm biến phát kim loại 19 Hình Sơ đồ chân cảm biến 20 Hình 10 Nguồn tổ ong 24v 20 Hình 11 Sơ đồ role trung gian 21 Hình 12 Cơng tắc hành trình 22 Hình 13 Domino TB2512 23 Hình 14 PLC S7 – 200 Siemens CPU 224 23 Hình 15 Cáp nạp 25 Hình 16 Kiểm tra kết nối cáp .26 Hình 17 Kiểm tra đầu vào 26 Hình 18 Kết nối cáp nạp 27 Hình 19 Kiểm tra cổng kết nối 27 Hình 20 Chọn cổng kết nối 28 Hình 21 Thử kết nối 29 Hình 22 Thơng báo kết nối thành cơng 29 Hình 23 Phần sơ đồ khối hệ thống 30 Hình 24 Sơ đồ nối dây 31 Hình 25 Lưu đồ thuật toán 32 Hình Giao diện phần mềm STEP MicroWIN SP9 34 Hình Nguồn trung gian .35 Hình Phần điều khiển .36 Hình 4 Phần đèn còi 36 Hình Mơ hình thực tế 37 DANH SÁCH BẢNG SỐ LIỆU Bảng Bảng số liệu động .13 Bảng Thông số Domino .23 Bảng 3 Bảng thích địa 31 Bảng Bảng thích lưu đồ thuật tốn 32