Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động

Theo sau sự phát triển và biến động của nền kinh tế, cùng đó là tốc độ phát triển củaKhoa học – Kỹ thuật, ngày nay ở các thành phố lớn mật độ số lượng xe ngày càng đông.Điều này phần nào

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Theo sau sự phát triển và biến động của nền kinh tế, cùng đó là tốc độ phát triển củaKhoa học – Kỹ thuật, ngày nay ở các thành phố lớn mật độ số lượng xe ngày càng đông.Điều này phần nào nói lên sự phát triển của một quốc gia nhưng ngược lại dẫn đến sự ônhiễm về môi trường, ùn tắc giao thông và thiếu bãi đậu, đỗ xe cần được giải quyết.Các bãi giữ xe truyền thống đã không còn phù hợp với những trung tâm thương mại,siêu thị hay bệnh viện vì những rắc rối mà nó mang lại Với hệ thống giữ xe tầng hầm xử

lý bằng thẻ từ thì những vấn đề như mất xe, mất vé gửi xe đã được giải quyết nhanh gọn

và triệt để Với mong muốn đưa ý tưởng từ những kiến thức đã học vào trong thực tếgiải quyết khó khăn này, nhóm quyết định thực hiện đề tài

“ Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động”

Mô hình bãi giữ xe ô tô tự động được thiết kế, chế tạo hoàn toàn dựa trên những kỹthuật và yêu cầu của thực tế đặt ra Mô hình là một thể thống nhất giữa những kiến thức

đã học và ứng dụng thực tế của chúng Những nội dung liên quan thực hiện trong đề tàinày như: điều khiển hệ thống khung nâng cất và lấy xe tự động Đây là một đề tài baogồm điều khiển tự động hết sức quan trọng trong việc ứng dụng trong công nghiệp vàtrong các lĩnh vực khác Và quan trọng hơn, trong đề tài này là việc ứng dụng một cáchtriệt để những chức năng cũng như những đặt tính vượt trội của PLC s7 1200 Siemens,các thiết bị tự động như cảm biến, Không chỉ mang tính học thuật từ việc ứng dụngnhững kiến thức, cũng như vận dụng những thiết bị tự động vào đề tài, đề tài mang mộttầm quan trọng rất cao khi đưa ra một hướng giải quyết có tính khả thi với tình hình sốlượng phương tiện giao thông gia tăng như hiện nay, đặc biệt là ô tô

Như vậy, sự thành công của đề tài là một điều hết sức quan trọng Đây là đề tài mangtính ứng dụng cao về mặt kỹ thuật, đồng thời còn mang tính kinh tế trong tiết kiệm quỹđất cũng như vốn đầu tư xây dựng các bãi giữ xe trong các thành phố lớn

Trước tiên với tình cảm sâu sắc và chân thành nhất, cho phép nhóm em được bày tỏlòng biết ơn đến tất cả các cá nhân và tổ chức đã tạo điều kiện hỗ trợ, giúp đỡ nhóm emtrong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này Trong suốt thời gian từ khi bắt đầuhọc tập tại trường đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quýThầy Cô và bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Cơ Khí, đặc biệt

em xin cảm ơn thầy ThS Bùi Văn Hùng đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng

em trong suốt thời gian học tập tại trường Nhờ có những lời hướng dẫn, dạy bảo của cácthầy cô nên đề tài nghiên cứu của em mới có thể hoàn thiện tốt đẹp

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy – người đã trực tiếp giúp đỡ, quan tâm,hướng dẫn em hoàn thành tốt bài báo cáo này trong thời gian qua

Nhóm xin cam đoan Đồ án tốt nghiệp này là do nhóm thực hiện có sự hỗ trợ từ giảngviên hướng dẫn và không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác Các dữliệu thông tin được sử dụng trong đồ án là có nguồn gốc và trích dẫn rõ ràng.

Nhóm xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này!

Đà Nẵng, Ngày 21 Tháng 6 Năm 2022

Nhóm Sinh viên thực hiện

Thức, Sơn, Nguyên

TÓM TẮT i

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT x

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 2

1.1 Đặt vấn đề 2

1.2 Các dạng bãi đỗ xe hiện nay 3

1.2.1 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang máy 3

1.2.2 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu xếp hình 4

1.2.3 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang nâng di chuyển 4

1.2.4 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu xoay vòng trục đứng 5

1.2.5 Ưu điểm của các hệ thống bãi đỗ xe tự động 6

1.2.6 Nhược điểm của các hệ thống bãi đỗ xe tự động 7

1.2.7 Phương án lựa chọn [ 5 ] 7

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 9

2.1 Lập trình hệ thống PLC 9

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 35

3.1 Thiết kế hệ thống 35

3.1.1 Sơ đồ thiết kế hệ thống 35

3.1.2 Thiết kế phần cứng 36

3.2 Giới thiệu 42

3.3 Giới thiệu linh kiện 43

3.3.1 Thiết bị sử lý trung tâm PLC [ 1 ] 43

3.3.2 Cảm biến quang [ 2 ] 46

3.3.3 Rơle trung gian [ 3 ] 48

3.3.4 Động cơ DC giảm tốc [ 4 ] 50

3.3.5 Nguồn mạch động lực 51

3.3.6 Thanh trượt vuông, con trượt vuông TBI dòng TRH – V 52

3.3.9 Nhôm định hình và ke góc vuông 53

3.3.10 Các thiết bị khác 53

3.4 Thiết kế hệ thống 53

3.4.1 Chế tạo cánh tay lấy xe 54

3.4.2 Thiết kế hệ thống quay cho cánh tay 55

3.4.3 Thiết kế hệ thống nâng cánh tay lên, xuống 57

3.4.4 Thiết kế bộ nguồn cấp cho hệ thống 58

3.4.5 Kết nối các chân tín hiệu với PLC 58

3.5 Sơ đồ đấu nối thiết bị thực tế 58

3.5.1 Sơ đồ mạch động lực 59

3.5.2 Sơ đồ kết nối PLC 60

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG, MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 62

4.1 Kết quả mô phỏng 62

4.2 Đánh giá kết quả 64

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 65

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Tình trạng dừng đỗ xe trên vỉa hè và lòng đường 2

Hình 1.2 Mô hình đỗ xe tự động kiểu thang máy 3

Hình 1.3 Mô hình hệ thống đỗ xe tự động dạng xếp hình 4

Hình 1.4 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang nâng di chuyển 5

Hình 1.5 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu xoay vòng trục đứng 5

Hình 1.6 Phương án bãi đỗ dạng tòa nhà hình hộp

Hình 2.1 Giao diện TIA Portal V15.1 9

Hình 2 2 Giao diện vùng viết chương trình PLC 10

Hình 2 3 Lưu đồ giải thuật cho PLC 11

Hình 2 4 Sơ đồ các vị trí để xe trong mô hình 11

Hình 2 5 Các bước điều khiển chương trình home 12

Hình 2 6 Kiểm tra trạng thái Home 12

Hình 2 7 Chương trình con 13

Hình 2 8 Chương trình điều khiển trục y về home 13

Hình 2 9 Chương trình điều khiển trục z về home 14

Hình 2.10 Chương trình điều khiển trục x về home 14

Hình 2.11 Kết thúc chương trình home 15

Hình 2.12 Các bước điều khiển chương trình gửi xe 15

Hình 2.13 Kiểm tra trạng thái home + cảm biến có xe vào 16

Hình 2.14 Chương trình điều khiển trục y vào 17

Hình 2.15 Chương trình điều khiển trục z lên đến tầng 1 17

Hình 2.16 Chương trình điều khiển trục z lên trên tầng 1 18

Hình 2.17 Chương trình điều khiển trục y vào 18

Hình 2.18 Chương trình điều trục x,z đến vị trí chọn 20

Hình 2.19 Chương trình điều khiển trục z lên trên tầng chọn 22

Hình 2.20 Chương trình điều khiển trục y vào vị trí chọn 22

Hình 2.21 Chương trình điều khiển trục z xuống dưới tầng chọn 23

Hình 2.24 Chương trình điều khiển các bước lấy xe 26

Hình 2.25 Chương trình điều khiển trục x,z đến vị trí chọn 27

Hình 2 26 Chương trình điều khiển trục y vào và trục z lên tầng đã chọn 29

Hình 2.27 Chương trình điều khiển trục z lên trên tầng chọn 30

Hình 2.28 Chương trình điều khiển trục y ra 30

Hình 2.29 Chương trình điều khiển trục z xuống dưới tầng 1 31

Hình 2.30 Chương trình điều khiển trục x về COT_1 31

Hình 2.31 Chương trình điều khiển trục z lên trên tầng 1 32

Hình 2 32 Chương trình điều khiển trục y vào 33

Hình 2.33 Chương trình điều khiển trục z xuống về home 33

Hình 2.34 Chương trình điều khiển trục y ra về home 33

Y Hình 3.1 Sơ đồ khối toàn hệ thống 35

Hình 3.2 Kết nối PLC với máy tính 36

Hình 3.3 PLC S7 – 1200 CPU 1212C DC/DC/DC 37

Hình 3.4 Cảm biến quang Panasonic PM – F44 EG12 38

Hình 3.5 Cảm biến quang IFM-06h204 39

Hình 3.6 Rơ le trung gian Omron MY2N 40

Hình 3.7 Sơ đồ kết nối ngõ ra PLC với 2 rơ-le 13_1 và 13_2 40

Hình 3.8 Động cơ giảm tốc ZHENGK-ZGB37RG17 41

Hình 3.9 Cấu tạo động cơ giảm tốc ZHENGK-ZGB37RG-17 41

Hình 3.10 Nguồn tổ ong 24VDC – 5A 42

Hình 3.11 Một số PLC thông dụng 44

Hình 3 12 Cấu trúc cơ bản của PLC 45

Hình 3.13 Cấu trủc cảm biến quang điện 47

Hình 3.14 Một số loại cảm biến quang thường dùng 48

Hình 3.15 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của rơle trung gian 49

Hình 3.16 Tiếp điểm NO và NC của rơle trung gian 49

Hình 3.17 Một số loại Rơle trung gian 50

Hình 3.18 Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều 51

Hình 3.19 Nguồn tổ ong 24v-5A 52

Hình 3.22 Tủ điện 53

Hình 3.23 Nhôm định hình 53

Hình 3.24 Lắp ráp động cơ cho cánh tay 55

Hình 3.25 Lắp ráp cảm biến cho cánh tay 55

Hình 3.26 Lắp ráp động cơ cho hệ thống quay 55

Hình 3.27 Lắp ráp cảm biến chữ U cho trục z 56

Hình 3.28 Lắp ráp cảm biến U cho trục y 56

Hình 3.29 lắp cảm biến chữ U cho trục x 56

Hình 3.30 Lắp ráp động cơ nâng cánh tay lên hoặc xuống 57

Hình 3.31 Lắp ráp cảm biến đếm giới hạn trên và giới hạn dưới của từng vị trí 57

Hình 3.32 Nguồn tổ ong 24VDC – 5A 58

Hình 3.33 Kết nối tín hiệu ngõ vào PLC 58

Hình 3.34 Kết nối tín hiệu ngõ ra của PLC 58

Hình 3.35 Sơ đồ mạch động lực 59

Hình 3.36 Sơ đồ kết nối cảm biến hệ thống cánh tay gửi xe với PLC 60

Hình 3.37 Sơ đồ kết nối cảm biến vị trí xe với PLC 61

Bảng 2.1 Thông số cơ bản của PLC S7 – 1200 CPU 1212C DC/DC/DC 37 Bảng 2.2 Danh sách các linh kiện 54

Y

Bảng 4 1 Kết quả mô hình thực nghiệm 62

STT Ký hiệu chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

MỞ ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, các trung tâm công nghiệp, thương mại và dịch vụ ngàycàng nhiều Các khu đô thị, tòa nhà, cao ốc mọc lên khắp mọi nơi nhu cầu về xây dựng vàsản xuất tăng nhanh Bên cạnh đó thì nhu cầu đi lại của người dân cũng tăng lên nhanhchóng kéo theo đó là sự gia tăng chóng mặt về số lượng của các phương tiện giao thôngđặc biệt là ô tô, nên nhu cầu về chỗ đỗ xe cũng kéo theo Trong khi quỹ đất dành cho xâydựng các bãi đỗ xe vẫn còn tương đối thấp nên những bãi đỗ xe truyền thống không thểđáp ứng được hết nhu cầu gửi xe của người dân Vì thế, các bãi đỗ xe thông minh ngàycàng được quan tâm và phát triển ngày một nhiều hơn vì cùng 1 quỹ đất mà số lượng xeđược lưu giữ có thể hơn rất nhiều lần so với các bãi đỗ xe truyền thống

Hiện nay có rất nhiều kiểu bãi đỗ xe thông minh như: bãi đỗ xe kiểu thang máy, bãi đỗ

xe kiểu xếp hình, bãi đỗ xe quay vòng đứng, Tùy thuộc vào vị trí quỹ đất mà mỗi kiểu bãi đỗ xe có những ưu và nhược điểm khác nhau

Do đó sau một thời gian nghiên cứu nhóm chọn đề tài “ Thiết kế, chế tạo mô hình bãi

đỗ xe ô tô tự động ” Nội dung đề tài được tổ chức thành 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về bãi đỗ xe tự động

Chương 2 : Thiết kế phần mềm

Chương 3: Thiết kế phần cứng

Chương 4: Kết quả mô phỏng và mô hình thực nghiệm

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐỖ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG

1.1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây với sự phát triển kinh tế xã hội của Việt Nam, lượng phươngtiện giao thông đã tăng một cách nhanh chóng Phương tiện cá nhân tăng lên, đòi hỏi diệntích đất dành cho bãi đỗ xe cũng phải tăng theo Tuy nhiên, tại các thành phố lớn như HàNội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Cần Thơ việc đáp ứng yêu cầu quỹ đất này ngày càng tỏ rakhông khả thi do giá trị đất đang tăng nhanh, và nhu cầu đất cho các mục đích quan trọngkhác cũng đang thiếu

Hiện nay tại các khu vực trung tâm thành phố lớn, số ô tô phần lớn dừng đỗ trên vỉa hè,lòng đường gây cản trở giao thông (Hình 1.1)

Hình 1.1 Tình trạng dừng đỗ xe trên vỉa hè và lòng đường

Để giải quyết vấn đề chỗ đỗ xe trong đô thị, nhiều nước trên thế giới sử dụng hệ thốngnhà đỗ xe nhiều tầng tự động, phổ biến như Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ, Singapore,Trung Quốc, Mỹ và các nước Châu Âu Tại các nước này đã có nhiều công ty chủ yếukinh doanh bãi đỗ ô tô nhiều loại, trong đó hệ thống đỗ nhiều tầng tự động được sử dụngrất phổ biến Để giải quyết vấn đề chỗ đỗ xe trong đô thị, nhiều nước trên thế giới sử dụng

hệ thống Các công ty sản xuất hệ thống đỗ xe tự động là các nhà chế tạo, không trực tiếpkinh doanh bãi đỗ xe mà chỉ cung cấp và lắp đặt thiết bị cho các nhà đầu tư Ngoài ra, còncác hệ thống các công ty sản xuất các thiết bị phụ trợ như: hệ thống lấy vé tự động đọcthẻ, trả tiền tự động.

So với các bãi đỗ xe kiểu truyền thống, những lợi ích của một bãi đỗ xe tự động khôngchỉ là nhanh chóng và tiện lợi Bạn sẽ không còn phải lo lắng chiếc xe của mình bị xô xát,

va đụng, trầy xước bởi nơi đỗ xe được cách ly hoàn toàn với bên ngoài

Hệ thống đỗ xe tự động là loại thiết bị mang tính kỹ thuật cao, áp dụng hòa hợp cácnguyên lý chung của hệ thống thang máy & hệ thống xếp dỡ tự động và hệ thống lưu kho

tự động mà hàng hóa là ôtô và có độ chính xác nhất định Trong hệ thống này xe được lưugiữ ở các ô (Block parkings) dưới mặt đất hoặc trên cao Để thực hiện việc lưu giữ này hệthống sử dụng các thiết bị nâng chuyển Đây là thiết bị có thể có chuyển động theo cácphương sau: phương ngang, phương đứng, phương chuyển động xoay với độ chính xác và

an toàn cao Hoạt động của các máy nâng chuyển được điều khiển bởi máy tính Máy tínhquản lý toàn bộ hoạt động của hệ thống như: số lượng xe hiện đang gửi, số chỗ trống cònlại, trạng thái tại các ô lưu trữ, …

1.2 Các dạng bãi đỗ xe hiện nay

1.2.1 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang máy

Hình 1.2 Mô hình đỗ xe tự động kiểu thang máyĐặc điểm đỗ xe tự động kiểu thang máy:

Tiết kiệm diện tích đường di chuyển nội bộ của xe khi lên xuống giữa các tầng bêntrong bãi đỗ xe, tuy nhiên vẫn tốn diện tích di chuyển cho xe trong từng tầng

Tốc độ nâng hạ chậm do có xe và người với hệ thống 1 thang máy thì thời gian lấy xe

và di chuyển ngang để đưa các xe vào hoặc ra Hệ thống được lập trình để chọn cách thức

di chuyển xe sao cho có thể lấy xe ra nhanh nhất Đây là loại thiết bị rất hiệu quả cho cácdiện tích nhỏ và trung trên mặt đất hoặc ngầm dưới đất, có thể lắp được tối đa 5 tầng.Những đặc điểm nổi bật của hệ thống này gồm:

Tận dụng chỗ trống trên mặt đất để đỗ xe, tuy nhiên phải chừa trống một cột để xếphình (ngoại trừ vị trí cao nhất)

Điểm xe vào từ dưới tầng thấp nhất

Tùy thuộc vào mặt bằng cho phép lắp đặt tối đa tầng để tăng tối đa diện tích đỗ xe, cóthể lắp theo chiều ngang hoặc xếp theo chiều dài tùy thuộc diện tích thực tế cho phép

1.2.3 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang nâng di chuyển

Đây là loại thiết kế hữa hiệu sử dụng nguyên lý cần trục xếp dỡ, cùng lúc vận hànhchiều lên xuống và chiều ngang để đưa xe vào vị trí đỗ Thời gian lấy xe ra vào nhanh, cóthể tận dụng diện tích ngầm dưới lòng đất của toà nhà Loại hệ thống này thích hợp chodiện tích đỗ xe cỡ trung và lớn

Hình 1.4 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang nâng di chuyểnĐặc điểm của hệ thống đỗ xe tự động tháp nâng di chuyển

Điều khiển đơn giản với màn hình cảm ứng

Hệ thống lắp ngầm hoặc nổi

Do 1 hệ thống cơ khí vừa có chức năng nâng hạ, vừa có chức năng di chuyển nên rấtnhanh hỏng, phải đầu tư chi phí bảo dưỡng & thay thế thường xuyên, thời gian lấy xe rakhá lâu do phải xử lý từng lệnh ra hoặc vào

Hệ thống đỗ xe tự động này thích hợp với bãi xe từ 100 – 500 xe.

1.2.4 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu xoay vòng trục đứng

Hình 1.5 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu xoay vòng trục đứng

Hệ thống đỗ xe tự động - dạng xoay vòng trục đứng là hệ thống mang lại hiệu quả chocác diện tích nhỏ và trung trên mặt đất Hệ thống đỗ xe dạng xếp hình là loại giải pháp kỹthuật trong đó xe được đặt trên các bàn nâng (pallet), các pallet này di chuyển xoay vòngquanh trục cố định, có thể đảo chiều xoay Hệ thống được lập trình để chọn cách thức dichuyển xe sao cho có thể lấy xe ra nhanh nhất

Những đặc điểm nổi bật của hệ thống này gồm:

- Tận dụng chỗ trống trên mặt đất để đỗ xe, có thể lắp nhiều hệ thống liên tiếp nhau

- Điểm xe vào từ dưới mặt đất

- Có thể lắp đặt độc lập hoặc lắp bên trong toà nhà cao tầng

1.2.5 Ưu điểm của các hệ thống bãi đỗ xe tự động

Tiết kiệm diện tích: Hệ thống tận dụng toàn bộ thể tích không gian nhờ vào khai thácchiều cao của không gian Bằng việc lưu giữ xe ở độ cao nhất định so với mặt đất, sốlượng xe mà một trạm giữ xe tự động có thể chứa gấp hàng chục lần so với một bãi giữ ô

tô thông thường

Tiết kiệm thời gian: Thay vì khách hàng phải tự tìm chổ để xe trong các bãi xe thôngthường và rất khó khăn nhất tại giờ cao điểm, với bãi giữ xe tự động thì khách hàng chỉ

cần đưa ôtô vào trạm đầu và nhập liệu là có thể an tâm ra khỏi xe và đi làm việc khác Màkhông cần quan tâm vị trí để xe Công việc này do hệ thống đảm nhận Như vậy thời gianđược tiết kiệm cho khách hàng.

Tối ưu việc sử dụng năng lượng: Đầu tiên chúng ta không phải tốn nhiên liệu cho việc

di chuyển xe, tìm chỗ trong bãi Và năng lượng hoạt động cho hệ thống được quản lýbằng máy tính, máy tính có thể tối ưu hóa năng lượng sử dụng

Không ô nhiễm môi trường: Do hệ thống hoạt động hoàn toàn nhờ vào điện năng nênkhông có khí thải trong quá trình vận hành hệ thống Và hạn chế tối đa ô nhiễm tiếng ồn

Vì tất cả các động cơ đều sử dụng động cơ điện

Không gây hư hai cho phương tiện: Không gây va quệt giữa các xe với nhau và hệthống cũng hoàn toàn không gây hư hại cho xe gửi vì hệ thống hoàn toàn tự động

Chi phí hoạt động thấp: Do không có các nhân viên trông xe, bán vé, … Toàn hệ thốngchỉ cần vài người giám sát hoạt động, điều khiển Chì cần vài người điều khiển vì toàn bộ

hệ thống được quản lý bằng màn hình máy tính theo dõi từ xa

Dễ dàng bảo trì và sữa chữa: Do hệ thống cấu tạo từng phần độc lập với nhau về mặt

cơ khí

Tính an toàn cao: Khả năng xe bị lấy cắp và phá hoại là hoàn toàn khó có thể xảy ra.Nhờ các thiết bị cảm biến và giám sát bằng camera

1.2.6 Nhược điểm của các hệ thống bãi đỗ xe tự động

Những ưu điểm của hệ thống giữ xe tự động đã được đề cập thông qua các giải phápnhà giữ xe đã trình bày phía trên Ngoài những ưu điểm tích cực trên thì khi thực thi môhình ta cũng cần phải quan tâm đến các nhược điểm mà hệ thống gặp phải nhằm đưa ragiải pháp khắc phục hiệu quả nhất Một số nhược điểm như sau:

Cần xem xét đến thời gian lấy xe, thời gian lấy xe tùy thuộc vào từng loại hệ thống.Đối với loại hệ thống 100 xe thông thường thì thời gian lấy xe lâu nhất khoảng gần 2 phút/ xe, nhanh nhất 0,5 phút/xe, bình quân 1,5 phút /xe Đối với các công trình nhà ở, siêuthị, các bãi xe công cộng…thì thông thường người sử dụng ít khi gửi xe hoặc lấy xe cùngmột khoảng thời gian nên thời gian lấy trả xe 1,5 phút/xe không là vấn đề, thậm chí cònnhanh hơn so với bãi xe tự lái Tuy nhiên đối với các công trình văn phòng, rạp hát, hội

nghị… thì việc mọi người ồ ạt đến gửi xe trong phoang vài phút trước giờ làm việc, giờkhai mạc, và ồ ạt lái xe trong khoảng vài phút sau giờ tan sở sẽ gây ra ùn tắt cục bộ , vàngười lái xe phải chờ thời gian khá dài để lái xe so với bãi xe tự lái Do đó, với các côngtrình có đặc điểm này, nếu muốn lắp đặt hệ thống tự động thì phải có nhiều cửa ra vàokhác nhau với nhiều thang nâng để giảm thiểu thời gian lấy xe.

Vấn đề sự cố về mất điện Đối với bãi xe thông thường, dù tòa nhà mất điện thì vẫn cóthể lái xe ra khỏi bãi xe Tuy nhiên với hệ thông tự động, không xe nào có thể ra khỏi hệthống khi mất điện Do đó, máy phát điện riêng cho hệ thống phải được trang bị

Về phòng cháy chữa cháy: ngoài việc tuân thủ các tiêu chuẩn phòng cháy chữa cháytrong xây dựng chung cho nhà cao tầng và tầng hầm, cần thiết phải lắp đặt riêng hệ thốngđiều khiển báo và chữa cháy tự động cho khu vực đỗ xe

Khi xảy ra sự cố về hư hỏng thiết bị khi vận hành thì việc nhận và trả xe cũng bị tạmhoãn

1.2.7 Phương án lựa chọn [ 5 ]

Sau khi phân tích, phương án áp dụng vào đề tài được lựa chọn theo các tiêu chí: tiếtkiệm diện tích, hiệu quả kinh tế theo thời gian, tính tự động cao

Hình 1.6 Phương án bãi đỗ dạng tòa nhà hình hộp

Do đó phương án bãi đỗ dạng tòa nhà hình hộp được sử dụng vào đề tài của chúng em

Cụ thể trong bài toán này, chúng em thiết kế mô hình với 7 chỗ để xe và 1 cổng vào – ra

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN MỀM

2.1 Lập trình hệ thống PLC

a Giới thiệu phần mềm TIA portal v15.1 [ 7 ]

TIA Portal (Total Intergrated Automation Portal) là phần mềm cơ sở tích hợp tất cả cácphần mềm lập trình cho các hệ tự động hóa và truyền động điện: PLC, HMI, Inverter củaSiemens

Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, lần đầu làm quen thì rất rối mắtbởi rất nhiều tính năng và tác vụ của nó, nhưng khi làm quen nhiều rồi thí đúng là rất tiện,tất cả trong một Tất cả các bộ điều khiển PLC, HMI, Inverter đều được cấu hình trên TIAPortal V15.1, tạo ra sự nhất quán trong việc lập trình, cấu hình sản phẩm

Hình 2.1 Giao diện TIA Portal V15.1Các gói phần mềm có trong TIA Portal

SIMATIC STEP7 Professional V15.1 và SIMATIC STEP7 V15.1 PLCSIM dùng đểlập trình và mô phỏng PLC S7-1200, S7-300, S7-400

SIMATIC WinCC Professional V15.1: Lập trình giao diện HMI và IPC

SIMATIC Start Driver V15.1: Cấu hình biến tần Siemens

Để viết chương trình cho hệ thống và điều khiển PLC thì em dùng phần mềm TIAPortal V15

Chúng ta sẽ theo các bước sau để mở một giao diện làm viêc của TIA Portal:

Bước 1: Tạo một Project mới bằng cách chọn Create new project ở giao diện TIA Portal, đặt tên project ở khung Project name và chọn được dẫn ở khung Path, sau đó nhấn Create)

Bước 2: Chọn thiết bị cho Project bằng cách nhấn Configure a device  Add new

device, chọn CPU, HMI, PC system rồi nhấn Add để đi đến vùng làm việc chính của

phần mềm

Bước 3: Mở vùng viết chương trình bằng cách chọn mục Program block 

Main[OB1].

Hình 2 2 Giao diện vùng viết chương trình PLC

b Lưu đồ giải thuật cho PLC

Giải thích lưu đồ:

1: Hệ thống sẽ bắt đầu yêu cầu việc gửi xe nếu đúng sẽ thực hiện (2) nếu không sẽ thựchiện (5)

2: Hệ thống nâng xe ra khỏi vị trí xe vào để chuẩn bị tiến hành gửi xe

3: Hệ thống di chuyển đến vi trí còn trống gần nhất để tiến hành gửi xe

4: Hệ thống sẽ bắt đầu hạ xe vào vị trí cất hoàn thành việc gửi xe sau đó thực hiện (9).5: Hệ thống sẽ yêu cầu việc lấy xe, nếu đúng thì thực hiện (6), nếu sai quay lại (1).6: Hệ thống di chuyển đến vị trí cần lấy xe để chuẩn bị lấy xe

%ҳt ÿҫҫu

&ҩt xe / ҩy xe

/ ҩy xe NKӓ i YӏWUtYjW U tYj o

Di FKX\Ӈ Ӈn ÿҫӃn YӏWUtYj

W UtFҩ t xe

&ҩt xe Yj o YӏWUtYjW U tFҩ t

Di FKX\Ӈ Ӈn ÿҫӃn YӏWUtYj

W UtFҩ t xe

/ ҩy xe NKӓi YӏWUtYjW U tFҩ t

S Đ

7: Hệ thống sẽ lấy xe ra khỏi vị trí gửi để chuẩn bị trả xe cho khách

8: Di chuyển xe đến vị trí trả xe và thực hiện trả xe cho khách

9: Quay về vị trí ban đầu

Hình 2 4 Sơ đồ các vị trí để xe trong mô hìnhGiải thích:

Vị trí 1, 2, IN, OUT là tầng 1

Vị trí 3, 4, 5, 6 là tầng 2

c Chương trình chính điều khiển trên PLC

 Bước Home

Hình 2 5 Các bước điều khiển chương trình home

Hình 2 6 Kiểm tra trạng thái home

- ( R ) là lệnh reset: Bước này dùng để đưa các trục (x,y,z) về Home.

Hình 2 8 Chương trình điều khiển trục y về home

- Nếu cảm biến Y_HOME OFF => SET

- Nếu cảm biến Y_HOME ON => RESET Y-

Y Nếu Y_HOME ON và YY OFF và Y+ OFF=> Bước 3

Hình 2 9 Chương trình điều khiển trục z về home

- Nếu cảm biến Z_HOME OFF => SET

- Nếu cảm biến Z_HOME ON => RESET Z-

Z Nếu Z_HOME ON và Z Z OFF và Z+ OFF => Bước 4

Hình 2.10 Chương trình điều khiển trục x về home

- Nếu cảm biến X_HOME OFF => SET

- Nếu cảm biến X_HOME ON => RESET X-

X Nếu X_HOME ON và X X OFF và X+ OFF => Bước 5

Hình 2.11 Kết thúc chương trình home

- Nếu các trục (x,y,z) đều về vị trí home => Bước 100 kết thúc chương trình home

Nguyên lý hoạt động: Bước này hệ thống sẽ kiểm tra xem các trục X,Y,Z đã về

HOME chưa nếu chưa về HOME thì hệ thống sẽ chạy chương trình để các trục này vềHOME tiếp bước này là thực hiện bước tiếp theo là bước gửi xe

 Bước gửi xe

Hình 2.12 Các bước điều khiển chương trình gửi xe

Hình 2.13 Kiểm tra trạng thái home + cảm biến có xe vào

- RESET X- => RESET X+

- RESET Y- => RESET Y+

- RESET Z- => RESET Z+

 Sau khi các trục (x,y,z) đã được reset về home nếu cảm biến tại vị trí có xe vào thì

=> Bước 2, nếu tại cảm biến vị trí không có xe => Bước 99 kết thúc chương trình

Hình 2.14 Chương trình điều khiển trục y vào

- Nếu cảm biến Y_VAO OFF => SET Y+

- Nếu cảm biến Y_VAO ON => RESET Y+

- Nếu Y_VAO ON và Y+ OFF=> Bước 3

Hình 2.15 Chương trình điều khiển trục z lên đến tầng 1

- Nếu cảm biến Z_TANG_1 OFF =>SET Z+

- Nếu cảm biến Z_TANG_1 ON =>RESET Z+

- Nếu Z_TANG_1 ON và Z+ OFF=> Bước 4

Hình 2.16 Chương trình điều khiển trục z lên trên tầng 1

- Nếu cảm biến Z_TANG_1 ON =>SET Z+

- Nếu cảm biến Z_TANG_1 OFF =>RESET Z+

- Nếu Z_TANG_1 OFF và Z+ OFF=> Bước 5

Hình 2.17 Chương trình điều khiển trục y vào

- Nếu cảm biến Y_RA OFF => SET

Y Nếu cảm biến Y_RA ON => RESET YY

- Nếu Y_RA ON và Y+ OFF=> Bước 6

Hình 2.18 Chương trình điều trục x,z đến vị trí chọn

- Nếu cảm biến X_COT_2 OFF => SET X+

- Nếu cảm biến X_COT_2 ON => RESET X+

- Nếu cảm biến X_COT_2 ON và X+ OFF => Bước 7

- Nếu cảm biến X_COT_3 OFF => SET X+

- Nếu cảm biến X_COT_3 ON => RESET X+

- Nếu cảm biến X_COT_3 ON và X+ OFF => Bước 7

- Nếu cảm biến X_COT_4 OFF => SET X+

- Nếu cảm biến X_COT_4 ON => RESET X+

- Nếu cảm biến X_COT_4 ON và X+ OFF => Bước 7

- Nếu TANG_CHON=1 và cảm biến Z_TANG_1 ON => RESSET Z+

- Nếu TANG_CHON=2 và cảm biến Z_TANG_2 OFF => SET Z+

- Nếu TANG_CHON=2 và cảm biến Z_TANG_2 ON=> RESET Z+

- Nếu TANG_CHON=1 và cảm biến Z_TANG_1 ON => Bước 7

- Nếu TANG_CHON=2 và cảm biến Z_TANG_2 ON => Bước 7

Hình 2.19 Chương trình điều khiển trục z lên trên tầng chọn

- Nếu TANG_CHON=1 và cảm biến Z_TANG_1 ON => SET Z+

- Nếu TANG_CHON=1 và cảm biến Z_TANG_1 OFF => RESET Z+

- Nếu TANG_CHON=2 và cảm biến Z_TANG_2 ON => SET Z+

- Nếu TANG_CHON=2 và cảm biến Z_TANG_2 OFF=> RESET Z+

- Nếu TANG_CHON=1 và cảm biến Z_TANG_1 OFF => Bước 8

- Nếu TANG_CHON=2 và cảm biến Z_TANG_2 OFF => Bước 8

Hình 2.20 Chương trình điều khiển trục y vào vị trí chọn

- Nếu cảm biến Y_VAO OFF => SET Y+

- Nếu cảm biến Y_VAO ON => RESET Y+

- Nếu Y_VAO ON và Y+ OFF=> Bước 9

Hình 2.21 Chương trình điều khiển trục z xuống dưới tầng chọn.

- Nếu TANG_CHON=1 và cảm biến Z_TANG_1 OFF => SET

- Nếu TANG_CHON=1 và cảm biến Z_TANG_1 ON => RESET Z-

- Nếu TANG_CHON=2 và cảm biến Z_TANG_2 OFF => SET Z-

- Nếu TANG_CHON=2 và cảm biến Z_TANG_2 ON=> RESET Z-

Z Nếu TANG_CHON=1 và cảm biến Z_TANG_1 ON => Bước 10

- Nếu TANG_CHON=2 và cảm biến Z_TANG_2 ON => Bước 10

Hình 2.22 Chương trình điều khiển trục y ra khỏi vị trí chọn

- Nếu cảm biến Y_RA OFF => SET

Y Nếu cảm biến Y_RA ON (SÁNG)=> RESET YY (TẮT ĐỘNG CƠ)

- Nếu Y_RA ON và Y+ OFF=> Bước 11

Hình 2.23 Chương trình điều khiển trục x về home

- Nếu cảm biến X_HOME OFF => SET

- Nếu cảm biến X_HOME ON => RESET X-

- Nếu X_HOME ON và X - OFF và X+ OFF => Bước 99 kết thúc bước gửi xe

Nguyên lý hoạt động: Bước này hệ thống sẽ kiểm tra xem trong bãi đã có xe vào hay

chưa Nếu có xe vào vị trí gửi thì thì chương trình sẽ cho trục Y vào vị trí gửi -> trục Zlên đến tầng 1 tiếp chương trình ta dùng lệnh TIMER điều khiển trục Z lên trên tầng 1 đểnhấc xe ra khỏi vị trí gửi -> trục Y ra về lại HOME -> trục X,Z di chuyển đến vị trí chọngửi xe -> trục Z di chuyển lên trên tầng đã chọn -> trục Y vào để đưa xe vào -> trục Z sẽxuống dưới tầng chọn ( để bỏ xe ) -> sau khi bỏ xe xong trục Y ra -> X,Y,Z về HOME kếtthúc bước gửi xe

Hình 2.24 Chương trình điều khiển các bước lấy xe

Hình 2.25 Chương trình điều khiển trục x,z đến vị trí chọn

- Nếu cảm biến X_COT_2 OFF => SET X+