Thiết kế hệ thống giữ xe tự động sử dụng plc s7 1200

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ LÊ VĂN HUY THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIỮ XE TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng, Năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIỮ XE TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7-1200 CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn : Ths Phạm Ngọc Quang Sinh viên thực hiện : Lê Văn Huy Lớp : K24 – EDT2 Mã sinh viên 24211716785 Đà Nẵng, Năm 2023 Đồ án tốt MỤC LỤC nghiệp TÓM TẮT LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY .2 1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước .2 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước .4 1.3 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 5 1.4 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI .5 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI .6 1.6 BỐ CỤC ĐỒ ÁN 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .7 2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC 7 2.2.RFID 8 2.3.XỬ LÝ ẢNH NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE 9 2.3.1 Tổng quan về nhận dạng ảnh .9 2.4.TỔNG QUAN VỀ SCADA 10 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 12 3.1 YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG 12 3.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 12 3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG .12 3.4 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI 16 3.4.1 Chọn khối nguồn 16 3.4.2 Khối xử lý trung tâm 17 3.4.3 Thiết bị cần dung: .18 CHƯƠNG IV : THI CÔNG HỆ THỐNG 24 4.1 GIỚI THIỆU 24 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 24 4.3 GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN TRÊN WINCC 26 4.4 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM TIA PORTAL 27 4.5.LÀM VIỆC VỚI TIA PORTAL V16 27 4.5 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM VISUAL STUDIO 34 SVTH:Lê Văn GVHD: Phạm Ngọc Quang Huy Đồ án tốt 4n.g6h iGệpIẢI PHÁP KẾT NỐI VISUAL STUDIO VỚI SIEMENS PLC .36 4.6.1 Yêu cầu phần mềm .36 4.6.2 Cấu hình thư viện Symbol cho Visual Studio 36 4.6.3 Cấu hình phần cứng cho PLC S71200 37 4.6.4 Định dạng dữ liệu giữa PLC và Visual 38 4.6.5 Cấu hình Dynamic link Library(dll) 38 4.6.6 Khai báo khối Tag cho PLC và Visual Studio 39 4.6.7 Khởi tạo kết nối 39 4.6.8 Cập nhập kết nối theo thời gian (Timer) 40 4.6.9Đọc, ghi dữ liệu 40 CHƯƠNG V : MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN 42 5.1 MẠCH ĐỘNG LỰC 42 5.2 SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN 44 5.2.1 lúc bắt đầu gửi xe 44 5.2.2 bắt đầu nhận xe 45 5.4.BẢNG PHÂN CÔNG VÀO RA 47 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 48 6.1 KẾT LUẬN 48 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .48 TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH:Lê Văn GVHD: Phạm Ngọc Quang Huy DANH MỤC HÌNH Hình 1.2: Hệ thống tự động quản lý ô tô vào ra thủ công 2 Hình 1.4 : Mô hình bãi giữ xe ô tô dạng Puzzle Parking 3 Hình 2.1: PLC của hãng Siemens 7 Hình 2.2: Cấu trúc cơ bản của một PLC .8 Hình 2.3 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động của công nghệ RFID .8 Hình 2.4 : Sơ đồ nhận dạng ảnh tổng quát 10 Hình 3.1 : Nguồn tổ ong 24V10A 16 Hình 3.2 : PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC 17 Hình 3.3 Công Tắc Hành Trình OV-156-1C25 15A 250V 18 Hình 3.4 Bộ đọc mã thẻ RFID 125Khz R20D-USB-8H10D 19 Hình 3.5 module điều khiển động cơ tb6600 bản nâng cấp 4a 40v 20 Hình 3.6 động cơ bước - step motor 42 nema17 21 Hình 3.7 motor bước 57 22 Hình 3.8 : Camera Logitech C270 23 Hình 4.1 bảng điều khiển mô hình .24 Hình 4.2 mô hình ô tô kèm biển số .25 Hình 4.3 khung nâng và động cơ ra/vào 25 Hình 4.4 Mô hình hoàn thiện 26 Hình 4.5 chương trình TIA portal 27 Hình 4.6 Giao diện ban đầu của TIA Portal V16 28 Hình 4.7Add CPU 28 Hình 4.8 Giao diện cấu hình PLC S7-1200 29 Hình 4.9 Thiết lập địa chỉ IP cho PLC .29 Hình 4.10 Các địa chỉ I/O của CPU đang sử dụng 30 Hình 4.11 Giao diện lập trình .30 Hình 4.12 Nạp chương trình cho PLC_1 31 Hình 4.13 Nạp chương trình cho PLC_1 31 Hình 4.14 Nạp chương trình cho PLC_2 32 Hình 4.15 Nạp chương trình cho PLC_3 32 Hình 4.16 Nạp chương trình cho PLC_4 33 Hình 4.17 Nạp chương trình cho PLC_5 33 Hình 4.18 Xem chương trình chạy trên máy tính 34 Hình 3.23 : Logo phần mềm Visual Studio 34 Hình 4.19 cấu hình thư viện symbol cho visual studio (1) 36 Hình 4.20 cấu hình thư viện symbol cho visual studio (2) 37 Hình 4.21 cấu hình thư viện symbol cho visual studio (3) 37 Hình 4.22 định dạng dữ liệu giữa plc và visual 38 Hình 4.23 cấu hình dynamic link library(dll) 38 Hình 4.24 khai báo khối Tag cho PLC và Visual Studio 39 Hình 4.25 khởi tạo kết nối 39 Hình 4.26 cập nhập kết nối theo thời gian (timer) 40 Hình 4.27 tạo item .40 Hình 4.28 các lệnh tham khảo 41 Hình 5.1 sơ đồ khối nguyên lý phát hiện biển số xe 46 Hình 5.2 đầu vào chương trình plc .47 Hình 5.3 đầu ra chương trình plc .47 TÓM TẮT Với hệ thống giao thông dày đặc, xã hội phát triển và nhu cầu sử dụng phương tiện cá nhân, đặc biệt là xe ô tô ngày càng tăng Điều này kéo theo việc các bãi giữ xe được xây dựng ngày càng nhiều, đặc biệt ở các thành phố lớn trong khi diện tích đất ngày càng hạn hẹp Từ đó, một số chủ phương tiện đỗ xe trên các vỉa hè cũng như lòng lề đường gây mất mỹ quan đô thị và mất an toàn giao thông Chính vì lý do đó mà nhóm quyết định nghiên cứu đề tài “Thiết kế hệ thống giữ xe tự động sử dụng PLC S7-1200” nhằm góp một phần nào đó để giải quyết thực trạng hiện tại cũng như áp dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn Trong đề tài này, nhóm sẽ dùng PLC làm thiết bị xử lý trung tâm, điều khiển toàn bộ hệ thống, giám sát bằng WinCC Ngoài ra, nhóm còn ứng dụng công nghệ RFID, xử lý ảnh nhận diện biển số trên Matlab để tăng độ chính xác và tính bảo mật của hệ thống Với phương pháp này thì hệ thống hoàn toàn được chạy một cách tự động trong việc cất xe và trả xe cho khách Mô hình được thi công thông qua quá trình tìm hiểu, chọn lựa linh kiện một cách phù hợp nhất, kết hợp giao tiếp với công tắc hành trình, động cơ, rơ le, xử lý tín hiệu hình ảnh, RFID, Modbus, áp dụng giải thuật điều khiển, cũng như cân chỉnh các thông số với kết quả mong muốn cuối cùng là đạt được một mô hình bãi đỗ xe hoàn thiện và tối ưu nhất LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong khoa đã nhiệt tình giúp đỡ em về các kiến thức liên quan tới lĩnh vực nghiên cứu của đề tài trong thời gian thực hiện đề tài, cũng như các kiến thức mà các thầy cô đã truyền đạt cho em trong suốt thời gian học tập tại trường Đề tài “Thiết kế hệ thống giữ xe tự động sử dụng PLC S7-1200” mà em lựa chọn cho đồ án tốt nghiệp sẽ giúp ích cho việc thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp, năng cao sản lưởng , giảm hao phí Trong quá trình thực hiện bài báo cáo, em đã cố gắng hết sức để hoàn thành một cách tốt nhất Nhưng với lượng kiến thức và trải nghiệm còn hạn chế nên khó tránh khỏi những sai sót mong thầy cô đóng góp để đề tài của em được hoàn thiện hơn Em cũng xin gửi lời cảm ơn trân thành đến T.S Phan Cường đã nhiệt tình quan sát, tận tình hướng dẫn chỉ bảo và chỉ ra những điều cần sửa đổi bổ sung giúp đỡ để nhóm em đạt được từng yêu cầu của đề tài Đồ án tốt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN nghiệp 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Việc đảm bảo an ninh trên nhiều lĩnh vực trong các khu đô thị cao cấp, các trung tâm mua sắm, khu nghỉ dưỡng, biệt thự đang ngày càng được quan tâm Trong đó việc kiểm soát phương tiện ô tô ở cổng ra vào đòi hỏi phải đảm bảo an toàn, linh hoạt nhằm tránh hiện tượng trộm cắp, tiết kiệm thời gian cũng như tăng mức độ tiện lợi trong quá trình làm thủ tục ra vào cổng kiểm soát Các hệ thống kiểm soát ô tô ở cổng vào ra trong nước ta đa phần còn thực hiện theo phương pháp thủ công là mọi hoạt động của hệ thống đều do nhân viên trực thực hiện bằng tay thông tin được lưu bằng cách viết giấy như hình 1.2 Hoặc bán thủ công như hình 1.3 sử dụng camera, barie nhưng cũng chỉ so sánh dưới dạng hình ảnh, đòi hỏi nhân viên phải quan sát bằng mắt và so sánh ảnh trên màn hình để đưa ra quyết định gây tốn nhiều thời gian, dễ nhầm lẫn và độ an toàn không cao Nhằm giải quyết vấn đề trên em quyết định chọn đề tài “Thiết kế hệ thống giữ xe tự động sử dụng PLC S7-1200” Cấu tạo của hệ thống như hình 1.1 Hình 1.1: Mô hình bãi giữ xe ô tô tự động SVTH:Lê Văn GVHD: Phạm Ngọc Quang Huy 1 Hình 1.2: Hệ thống tự động quản lý ô tô vào ra thủ công Hình 1.3: Hệ thống quản lý ô tô vào ra bán thủ công 1.2.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước Theo kết quả nghiên cứu của Ủy ban An toàn Giao thông Quốc gia mới được công bố tại một hội thảo ở Hà Nội, nhu cầu về ôtô tại Việt Nam đang ngày càng