Luận văn: Thiết kế hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động pot

   Luận văn Thiết kế hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 1 PHẦN I HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE ÔTÔ TỰ ĐỘNG I.TÌM HIỂU VỀ BÃI GIỮ XE Ngày nay ở các trung tâm thành phố lớn với sự phát triển mật độ dân cư và xe cộ ngày càng đông đúc. Đặc biệt là sự gia tăng về số lượng xe ôtô ngày càng nhiều và điều này phần nào cũng phản ánh sự phát triển của một quốc gia. Song song với sự phát triển đó, người ta đặt vấn đề là xây dựng những bãi giữ xe để phục vụ cho người dân trong công việc cũng như trong việc đi lại của họ. Vì thế, ngày nay trên các nước tiên tiến trên thế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc,…ở những thành phố chật hẹp, người ta xây dựng hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động được trang bị thiết bị nâng để di chuyển ôtô từ mặt đất lên điểm đỗ trên cao(hệ thống nổi hoặc di chuyển xe xuống điểm đỗ dưới lòng đất (hệ thống ngầm). Đây là những giải pháp giúp tăng hơn 100 lần số lượng xe trên một diện tích truyền thống, cho phép giải quyết trình trạng thiếu mặt bằng xây dựng.  Một số mô hình bãi xe thực tế ở một số nước  Mô hình xếp chồng (Auto Stacker): Mô hình này sử dụng một hệ thống thủy lực để nâng tối đa 4 ôtô xếp cạnh nhau lên một tầng cao để dành chỗ cho 4 xe khác ở bên dưới. Tuy nhiên, giải pháp này chỉ phù hợp với qui mô nhỏ, hiệu quả kinh tế không cao. Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 2  Mô hình bãi xe nhiều tầng (Driver in Parking): Mô hình này với các đường dốc để chủ xe tự lái vào và ra khỏi bãi xe. Mức độ tự động hoá tương đối không cao. Giải pháp này tuy phổ biến nhưng chưa phổ biến về mặt không gian, ô nhiễm môi trường.  Mô hình bãi giữ xe tự động hoá (Above ground Automated Parking): Mô hình này là một bước cải tiến so với 2 mô hình trên,sức chứa có thể tăng gấp nhiều lần so với mô hình bãi giữ xe nhiều tầng. Bố trí các xe sát nhau và thu hẹp khoảng cách giữa các tầng, các khâu nhận bão quản và trả xe hoàn toàn được tự động hóa.  Mô hình bãi xe tự động hoá dạng ngầm (Underground Automated Parking): Có cấu trúc tương tự mô hình bãi giữ xe tự động hoá nhưng đươc thiết kế ở dạng ngầm dưới đất. II.HỆ THỐNG QUẢN LÝ BÃI GIỮ XE ÔTÔ TỰ ĐỘNG Hệ thống quản lý bãi xe tự động được thực hiện một cách tự động nhờ vào việc lập trình cho PLC và các cảm biến được đặt tại các cửa vào và ra. Sức chưá của bãi xe cho phép tối đa là 100 xe bao gồm các loại xe 4 chỗ, xe 7 chỗ, xe 12 chỗ và xe 30 chỗ. Khi có xe vào, cảm biến phát hiện và PLC điều khiển mở cửa cho xe vào, phân loại xe, và nhờ việc phân loại xe mà PLC đếm số xe các loại vào trong ngày. Khi xe đã vào, cảm biến sẽ phát hiện và PLC điều khiển đóng cửa vào. Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 3 Và tương tự, khi có xe ra, cảm biến sẽ phát hiện và điều khiển mở cửa cho xe ra, phân loại xe và PLC sẽ đếm số xe các loại ra trong ngày. Khi xe đã ra, cảm biến sẽ phát hiện, PLC điều khiển đóng cửa ra. Khi bãi xe còn trống xe, thì một đèn xanh sẽ sáng để báo hiệu là xe được phép vào. Ngược lại, khi bãi xe đầy thì đèn đỏ sẽ sáng để báo hiệu là xe không được phép vào. 1. CÁC KHÂU CƠ BẢN  Mở cửa Khi có xe vào hoặc ra, thì các cảm biến tại các cửa vào hoặc ra sẽ nhận biết được tín hiệu và thông báo đến PLC, PLC sẽ tác động điều khiển mở cửa. Khi cửa mở tối đa, công tắc hành trình sẽ tác động, PLC sẽ điều khiển cửa dừng lại.  Phân loại xe và đếm số xe, tính tiền gửi xe Khi xe đã vào hoặc ra, cảm biến sẽ phân loại xe 4 chỗ, 7 chỗ, 12 chỗ, 30 chỗ và thông báo đến PLC, PLC sẽ tác động đến bộ đếm để đếm số xe vào hoặc ra và tính tiền gửi xe.  Đóng cửa Khi xe đã vào hoặc đã ra khỏi cửa, cảm biến sẽ nhận biết được tín hiệu và sẽ thông báo đến PLC, PLC sẽ tác động điều khiển mở cửa. Khi cửa đóng tối đa, công tắc hành trình sẽ tác động, PLC sẽ điều khiển cửa dừng lại. 2. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Hệ thống quản lý bãi giữ xe ôtô hoạt động dựa trên nguyên tắc lập trình PLC dùng để điều khiển các cửa vào ra, phân loại và đếm số xe thông qua các cảm biến, Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 4 động cơ, công tắc hành trình,v.v,…truyền động của cửa nhờ vào môt động cơ được gắn trực tiếp với thanh gạt.  Cửa vào Khi có xe vào, cảm biến S 1 sẽ nhận biết được tín hiệu và chuyển đến PLC, PLC điều khiển mở cửa. Khi thanh gạt mở tối đa sẽ chạm vào công tắc hành trình trên CT 1 ở cửa vào, công tắc này tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng mở cửa. Khi xe đã vào, tuỳ theo từng loại xe mà các cảm biến S 2 , S 3 , S 4 , S 5 tác động đến bộ đếm của PLC để đếm số xe vào trong bãi. Khi xe đã vào, cảm biến S 5 sẽ tác động, đưa tín hiệu về PLC, PLC sẽ điều khiển đóng cửa lại. Khi thanh gạt đóng tối đa sẽ chạm vào công tắc hành trình dưới CT 2 ở cửa vào, công tắc này sẽ tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng đóng cửa.  Cửa ra Khi có xe ra, cảm biến S 6 sẽ nhận biết được tín hiệu và chuyển đến PLC, PLC điều khiển mở cửa. Khi thanh gạt mở tối đa sẽ chạm vào công tắc hành trình trên CT 3 ở cửa ra, công tắc này tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng mở cửa. Khi xe đã ra, tuỳ theo từng loại xe mà các cảm biến S 7 , S 8 , S 9 , S 10 tác động đến bộ đếm của PLC để đếm số xe ra khỏi bãi. Khi xe đã ra, cảm biến S 10 sẽ tác động, đưa tín hiệu về PLC, PLC sẽ điều khiển đóng cửa lại. Khi thanh gạt đóng tối đa sẽ chạm vào công tắc hành trình dưới CT 4 ở cửa ra, công tắc này sẽ tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng đóng cửa. Sau khi đã phân loại xe ra, giao tiếp máy tính sẽ tính tiền thời gian mà xe đã gửi ở trong bãi xe. 3. PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN, CẢM BIẾN VÀ CHẤP HÀNH CỦA THIẾT BỊ  Thiết bị điều khiển PLC là thiết bị lập trình điều khiển cho các hoạt động đóng mở cửa, hiển thị đèn, phân loại xe và đếm số xe. Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 5  Cấu trúc phần cứng:  Nguồn: AC (220V,110V) DC (24V,12V)  Bộ vi xử lý: đọc các tín hiệu vào thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình đã được lưu trong bộ nhớ và truyền các tín hiệu ra các thiết bị xuất.  Bộ nhớ: Là nơi để lưu dữ liệu và chương trình cho các hoạt động điều khiển dưới sự kiểm tra của bộ vi xử lý. ROM : bộ nhớ chỉ đọc RAM : bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên EEPROM : có thể xoá bằng điện và có thể lập trình lại được.  Thiết bị lập trình: + Lập trình trên máy tính Thiết bị lập trình Bộ nhớ Giao diện xuất Giao diện Bộ vi xử lý Nguồn Bus dữ liệu Bộ nhớ Vi xử lý Bộ nhớ Bus điều khiển Thiết bị nhập Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 6 + Lập trình riêng  Các thiết bị nhập và xuất : Cung cấp giao diện giữa hệ thống và thế giới bên ngoài cho phép kết nối giữa các cảm biến, động cơ và PLC.  Ưu điểm của PLC:  Có kích thước nhỏ gọn, được thiết kế để có thể chịu được rung động,nhiệt, độ ẩm và tiếng ồn.  Có độ ổn định cao.  Dễ dàng nhanh chóng thay đổi cấu trúc của mạch điều khiển bằng cách lập trình lại đáp ứng yêu cầu điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng.  Có các chức năng kiểm tra lỗi, dự báo lỗi.  Có thể nhân đôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém.  Có thể kết nối mạng vi tính để giám sát hệ thống.  Điều khiển linh hoạt đa dạng.  Các ứng dụng của PLC:  Điều khiển bãi giữ xe ôtô tự động.  Điều khiển các quá trình sản suất.  Giám sát hệ thống,an toàn nhà xưởng.  Hệ thống báo động.  Điều khiển thang máy.  Điều khiển động cơ.  Cảm biến  Cảm biến quang: Cảm biến quang là cảm biến hoạt động dựa trên nguyên tắc phát và thu tín hiệu ánh sáng. Có 2 dạng cảm biến quang:  Cảm biến quang dạng thu và phát rời: Là cảm biến gồm hai bộ phát và thu được tách rời ra riêng biệt. Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu truyền phát, vật thể cần phát hiện sẽ chắn chùm ánh sáng (thường là bức xạ hồng ngoại) không cho chúng chiếu tới thiết bị dò. Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 7  Cảm biến quang dạng thu và phát chung: Là cảm biến gồm hai phần phát và thu được gộp chung thành một khối. Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu phản xạ, vật thể cần phát hiện sẽ phản chiếu chùm ánh sáng lên thiết bị dò. Trong cả hai loại trên, cực phát xạ thông thường là Diode phát quang (LED). Thiết bị dò bức xạ có thể là Transistor quang, thường là hai Transistor được gọi là cặp Darlington. Cặp Darlington làm tăng độ nhạy của thiết bị. Tuỳ theo mạch được sử dung đầu ra có thể được chế tạo để chuyển mạch đến mức thấp khi ánh sáng đến Transistor. Các cảm biến được cung cấp dưới dạng các hộp cảm nhận sự có mặt của các vật thể ở khoảng cách ngắn, thường nhỏ hơn 5mm đối với cảm biến hình chữ U. Đối với các loại cảm biến nói trên, ánh sáng được chuyển thành sự thay đổi dòng điện, điện áp hoặc điện trở đó chính làmột đặc trưng mang bản chất điện.  Cảm biến thu phát hồng ngoại:  IC phát BL9148:  Đây là một bộ truyền phát hồng ngoại ứng dụng bởi công nghệ CMOS. 1948 kết hợp với BL9149 tạo ra 10 chức năng , với BL 9150 tạo ra 18 chức năng và 75 lệnh có thể phát xạ: trong đó 63 lệnh là liên tục, có thế có nhiều tổ hợp phím; 12 phím không liên tục, chỉ có thể sử dụng phím đơn. Với cách tổ hợp như vậy có thể dùng cho nhiều loại thiết bị từ xa.  Đặc tính : Diode phát quang Thiết bị dò quang học Vật thể Diode phát quang Thiết bị dò quang lọc Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 8 + Được sản xuất theo công nghệ CMOS. + Tiêu thụ công suất thấp. + Vùng điện áp hoạt động : 2.2V ÷ 5V + Sử dụng được nhiều phím + Ít thành phần ngoài.  Ứng dụng : Bộ phát hồng ngoại trong các thiết bị điện tử như: TV, Video cassette Recoder, và cũng có thể sử dụng để cho các ứng dụng công nghiệp khác.  Sơ đồ và chức năng các chân IC : + Chân 1(Vss): là chân Mass được nối với cực âm của nguồn điện. + Chân 2 va 3: là hai chân để nối với bộ giao động bên ngoài. + Chân 4-9(K1-K9): là đầu của các tính hiệu bàn phím kiểu ma trận, các chân K1 đến K6 kết hợp với các chân 10 đến 12(T1-T3) để tạo thành ma trận phím 18 phím + Chân 13 (CODE): là chân mã số dùng để kết hợp với các chân T1-T2 để tạo ra tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu. + Chân 14 (TEST): là chân dùng để kiểm tra mã của phần phát, bình thường khi sử dụng có thể bỏ trống. + Chân 15 (TXout): là đầu ra của tín hiệu đã được điều chế FM. + Chân 16 (Vcc): là chân cấp nguồn dương.  Sơ đồ khối: Bộ tạo dao động và bộ phân tần: để có thể phát được đi xa, ta cần có một xung có tấn số 38 Khz ở nơi nhận nhưng trên thị trường khó tìm được thạch anh đúng tần số nên ta chọn tần số của thạch anh là 455Khz cho bộ tạo cao động. Sau đó tần số sẽ được đưa qua bộ phân tần để chia nó ra thành 12 lần. Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 9  Mạch ứng dụng : 150 pF DIODE 0 R2 10K 3 VCC 1MF 0 DIODE 0 3 VCC 0 10K LED 150 pF U5 BL 9148 1 7 16 12 11 15 6 3 4 5 14 10 9 13 8 2 VSS K4 VCC T3 T2 TXOUT K3 XT K1 K2 TEST T1 K6 CODE K5 XT 455KHZ 100 HONG NGOAI  Tính toán:  Bộ tạo dao động tần số sóng mang: + Chọn tần số dao động: tần số sóng mang mang mã truyền là tần số thu được do vi mạch mã hóa sau khi tiến hành chia 12 lần đối với tần số dao động của bộ cộng hưởng bằng thạch anh được đấu bên ngoài. Cho nên mức độ ổn định của tần số này phụ thuộc vào chất lượng và quy cách của thạch anh. Tần số dao động của mạch phát thường là 400-500KHz. Đối với mạch phát trên thì ta chọn thạch anh là 455KHz. + Tần số dao động của sóng mang được tính theo công thức: 12 C fosc f  Từ đó suy ra: 455 /12 38 C f KHz KHz   + Do cấu tạo bên trong của IC BL9148 có một cổng đảo dùng để phối hợp với các linh kiện bên ngoài bằng thạch anh hoặc bằng mạch LC để tạo thành mạch dao động. Vì mạch LC khá cồng kềnh và độ ổn định không cao so với thạch anh nên ta chọn bộ dao động thạch anh.  Mạch khuếch đại phát : Do tín hiệu ngõ ra của IC phát có dòng bé: - 0.1mA  1.0mA nên ta phải khuếch đại chúng lên. Vì thế, ta dùng transistor để khuếch đại dòng cấp cho Led hồng ngoại phát đi. [...]... phí xe ôtô tự động, các cổng tự động dành riêng cho xe lớn từ 4 chỗ trở lên hay các ứng dụng phân loại sản phẩm kim loại hoặc phi kim loại Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 14 Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp  Thiết bị chấp hành:  Rơle: Rơle là loại khí cụ điện tự động đóng ngắt mạch điện điều khiển, tự động đóng ngắt các tiếp điểm khi có nguồn tác động. .. các hệ thống giữa phần phát và phần thu Mã số của hai chân này phải giống tổ hợp mã hệ thống của phần phát thì mới thu được tín hiệu + Chân 15 (OSC): dùng để nối với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra dao dộng cho mạch + Chân 16 (Vcc): là chân được nối với cực dương của nguồn cung cấp  Sơ đồ khối: Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 11 Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận. .. kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẽ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẽ Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp, số lượng cổng ra/vào lớn Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 16 Phần II: Giới thiệu tổng quát về PLC Luận văn tốt nghiêp Đây... bỏ trống + Như vậy, để IC thu nhận biết đúng thì ta cũng phải cài đúng như vậy Bảng mã hệ thống BL9418 BL9419 C1 C3 C2 C3 1 BL9148: C2 1 0 1 0 “1”_nối diode “0”_bỏ trống BL9419: “1”_nối tụ xuống Mass “0”_nối xuống Mass Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 10 Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp + Chọn ngõ ra ở chế độ liên tục là các chân ra từ HP1- HP5 để sử dụng... CODE3 SP1 SP2 SP3 SP4 16 15 102 14 13 12 11 10 9 0 10K 0 1 C1815 OUT 1 0  Tính toán :  Mạch khuếch đại và tách sóng: Q ở trạng thái bảo hòa VCEBH = 0.1V Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 12 Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp + Khi chưa nhận tín hiệu: VIN=0.8V IBH = 0.02mA VIN = VRB + VBE RB  VIN  VBE IB RB  0.8  0.7  5K  0.02 10 3  Từ đó, dựa vào thực... Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 13 Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Bảng mã hệ thống BL9148 BL9149 C1 C2 C3 C2 C3 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 + Vì BL9149 không có chân C1 nên chân C1 của BL9148 mặc nhiên ở mức logic “1” Qua bẳng mã hệ thống, ta thấy rằng tổ hợp mã của các chân C2 và C3 của hai chan Ic phát phải giống nhau, đó là mã hệ thống Trong các tổ hợp mã không... dẫn từ + Dây quấn  Nguyên lý hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Khi có dòng điện đi qua cuộn dây của động cơ, cuộn dây của động cơ sẽ sinh ra từ thông từ thông biến thiên sẽ sinh ra sức điện động cảm ứng, cảm ứng lên Rotor nên Rotor quay, do đó động cơ hoạt động Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 15 Phần II: Giới thiệu tổng quát về PLC Luận văn tốt nghiêp PHẦN II GIỚI THIỆU... khác nhau I N P U T S CENTRAL PROCESSING UNIT O U T P U T S M M Hình : sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình Khối điều khiển trung tâm (CPU) gồm ba phần: bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và hệ thống nguồn cung cấp Processor Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 19 Phần II: Giới thiệu tổng quát về PLC Luận văn tốt nghiêp Memory Power Supply Hình : Sơ đồ khối tổng quát của CPU Bộ nhớ chương... lý ngắt thứ n+1 Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 22 Phần II: Giới thiệu tổng quát về PLC Luận văn tốt nghiêp Hình : Cấu trúc chương trình của S7 –200 Hình: Hình ảnh thực tế của một PLC SIMATIC S7-200 CPU 214 Hình : Hình ảnh của module mở rộng EM223 IV.HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC CPU S7-200 có các chế độ hoạt động thể hiện bằng đèn trên PLC như sau: SF : đèn màu đỏ báo hệ thống bị hỏng RUN... VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Là thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (PLC là viết tắt của chữ Programmable Logic Controller ) đã được những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (công ty General Motor Mỹ) Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống làm cho hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ . Luận văn Thiết kế hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự. tương tự mô hình bãi giữ xe tự động hoá nhưng đươc thiết kế ở dạng ngầm dưới đất. II.HỆ THỐNG QUẢN LÝ BÃI GIỮ XE ÔTÔ TỰ ĐỘNG Hệ thống quản lý bãi xe tự động được thực hiện một cách tự động. hợp mã hệ thống giữa IC phát BL9148 và IC thu BL 9149: Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 14 Bảng mã hệ thống BL9148