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

Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: Th.S Bùi Văn Hùng Sinh viên thực hiện: Văn Đức Nguyên Mã sinh viên: 1811504210322 Lớp: 18DL3 Đà Nẵng, 06/2022 i Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động TÓM TẮT Theo sau sự phát triển và biến động của nền kinh tế, cùng đó là tốc độ phát triển của Khoa 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 ô nhiễm 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 tế giải 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 kỹ thuật 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 tài này như: điều khiển hệ thống khung nâng cất và lấy xe tự động Đây là một đề tài bao gồm điều khiển tự động hết sức quan trọng trong việc ứng dụng trong công nghiệp và trong các lĩnh vực khác Và quan trọng hơn, trong đề tài này là việc ứng dụng một cách triệt 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 dụng những kiến thức, cũng như vận dụng những thiết bị tự động vào đề tài, đề tài mang một tầm quan trọng rất cao khi đưa ra một hướng giải quyết có tính khả thi với tình hình số lượng 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 mang tính ứng dụng cao về mặt kỹ thuật, đồng thời còn mang tính kinh tế trong tiết kiệm quỹ đất cũng như vốn đầu tư xây dựng các bãi giữ xe trong các thành phố lớn ii Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động LỜI NÓI ĐẦU Trước tiên với tình cảm sâu sắc và chân thành nhất, cho phép nhóm em được bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả các cá nhân và tổ chức đã tạo điều kiện hỗ trợ, giúp đỡ nhóm em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập tại trường đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy 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 các thầy 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 iii Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động LỜI CAM ĐOAN Nhóm xin cam đoan Đồ án tốt nghiệp này là do nhóm thực hiện có sự hỗ trợ từ giảng viên hướng dẫn và không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác Các dữ liệu 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 MỤC LỤ iv Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động 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 3.3.7 Vitme T10 bước ren 8 + đai ốc 52 v Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động 3.3.8 Tủ điện .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 vi Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động 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 22 Chương trình điều khiển trục y ra khỏi vị trí chọn 24 vii Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động Hình 2.23 Chương trình điều khiển trục x về home .25 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 3.20 Thanh trượt vuông, con trượt 52 viii Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động Hình 3.21 Vitme t10 bước ren 8 + đai ốc .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 ix Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe ô tô tự động DANH MỤC BẢNG BIỂU 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 x