THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NHÀ GỬI XE TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7 – 300 VÀ GIÁM SÁT BẰNG PHẦN MỀM WINCC ( file word)

LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian nghiên cứu và thc hiện, đến nay đồ án tốt nghiệp với đề tài: “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NHÀ GỬI XE TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7 – 300 VÀ GIÁM SÁT BẰNG PHẦN MỀM WINCC” do giảng viên -Thạc sĩ Đỗ Tuấn Khanh và Thạc sĩ Nguyễn Văn Diên hướng dẫn đã được hoàn thiện. Trong suốt thời gian nghiên cứu và thi công đề tài, chúng em đã gặp không ít vướng mắc nhất định và đã nhận được nhiều s giúp đỡ nhiệt thành và quý báu. Trước tiên, cho phép chúng em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới giảng viên - Thạc sĩ Đỗ Tuấn Khanh và Thạc sĩ Nguyễn Văn Diên đã tin tưởng giao đồ án, chỉ đạo và hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình thc hiện đề tài. Chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện tử cùng toàn thể các bạn sinh viên lớp ĐK3 đã động viên, góp ý, tạo điều kiện thuận lợi nhất giúp cho chúng em được hoàn thành đề tài đúng tiến độ được giao. Do năng lc và thời gian còn hạn chế nên việc tìm thêm nhiều tài liệu làm giàu cho đồ án còn thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được nhiều hơn nữa ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo, s chia sẻ tài liệu của các bạn sinh viên để chúng em có thể hoàn thiện hơn kiến thức của mình. Chúng em xin chân thành cảm ơn! 2 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH 7 MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG 1 13 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GARA Ô TÔ NHIỀU TẦNG TỰ ĐỘNG 13 1.1. Thc trạng giao thông ở Việt Nam hiện nay 13 1.2. Hệ thống đỗ xe t động trên thế giới. 13 1.2.1. Giải pháp xếp chồng Auto stacker. 13 1.2.2. Giải pháp nhà gửi xe nhiều tầng. 14 1.2.3. Giải pháp nhà để xe t động hóa (above ground automated- parking). 14 a. Đặc điểm 15 b. Ưu điểm 16 1.2.4. Giải pháp nhà gửi xe t động dạng lộ thiên 16 1.2.5. Giải pháp nhà để xe t động dạng ngầm ( underground automated parking). 17 a.Đặc điểm 17 b. Ưu điểm 18 1.3. La chọn giải pháp cho đề tài. 18 CHƯƠNG 2 21 3 TỔNG QUAN VỀ PLC 21 2.1. PLC 21 2.1.1.Định nghĩa PLC 21 2.1.2. Cơ sở phát triển 21 Hệ điều khiển cổ điển: 21 Hệ điều khiển sử dụng PLC: 21 2.1.3. Cấu trúc PLC 21 2.1.4. Đặc điểm của PLC 21 2.1.5 Phân loại 21 2.1.5.1. Họ Logo 21 2.1.5.2. Họ S7 – 200 21 2.1.5.3. Họ S7 – 300 21 2.1.6. Ứng dụng của PLC trong công nghiệp 21 2.2 Kiểu dữ liệu và cấu trúc vùng nhớ 21 2.2.1. Các tín hiệu vào/ ra 22 a) Đầu vào số 22 b)Đầu ra số 22 c) Đầu vào tương t 22 d) Đầu ra tương t 22 2.2.2. Các kiểu dữ liệu 22 4 2.3. Cấu trúc phần cứng của PLC S7-300 22 2.3.1 Các khối của PLC S7-300 22 2.3.2. Modul mở rộng. 23 a.PS (Power supply): Modul nguồn nuôi có 3 loại: 2A, 5A và 10A 23 b.SM: Modul mở rộng cổng tín hiệu vào/ra 23 c. IM (Interface Modul) 23 d. FM (Function Modul): 23 e. CP (Communication Modul): 23 2.4 Cấu trúc bộ nhớ của CPU của S7-300 23 2.5.Vòng quét của chương trình 23 2. 6. Những khối OB đặc biệt 23 2.7. Ngôn ngữ lập trình của PLC S7-300 23 2.7.1. Ngôn ngữ lập trình LAD 23 2.7.2. Ngôn ngữ lập trình FBD 23 2.7.3. Ngôn ngữ lập trình STL 23 CHƯƠNG 3 24 TỔNG QUAN WINCC 24 3.1 Khái niệm chung 24 3.2 Các thành phần của WINCC 26 3.2.1 Hệ thống đồ họa 27 5 3.2.2 Hệ thống cảnh báo 27 a. Cảnh báo lỗi và thông báo lỗi ( Alarm Logging ) 27 b. Chức năng của Alarm Logging 27 c. Cấu trúc cửa sổ Alarm Logging 27 3.2.3 Thông báo kết quả 27 a. Chức năng của Tag Logging 27 b. Cấu trúc của Tag Logging: 27 3.3.Tích hợp WINCC vào môi trường SIMANTIC 27 3.4 Các cấu hình của WINCC 27 3.5. Các bước thc hiện một d án 27 CHƯƠNG 4 28 NGHIÊN CỨU VÀ THI CÔNG ĐỀ TÀI 28 4.1.Giới thiệu chung về mô hình 28 4.2 Chương trình điều khiển 29 4.2.1. Yêu cầu công nghệ 29 4.3 Thiết lập phần cứng 40 4.4. Các chương trình điều khiển 41 4.4.1. Chương trình PLC: ghi kèm theo đĩa 41 4.4.2Chương trình điều khiển và giám sát trên WINCC: (ghi kèm theo đĩa). 41 4.4.3. Thi công và thiết kế phần khung mô hình nhà gửi xe 45 6 4.4.3.1.Thi công phân khung chính của mô hình 45 a. Cấu trúc chung của mô hình 45 b.Phần đế 46 c. Các tầng để xe 46 4.4.3.2. Thi công hệ thống xếp xe ra, vào 47 a.Trục chính cho việc xoay và nâng hạ cơ cấu xếp xe 47 b.Cơ cấu nâng đế để xe. 48 c. Cơ cấu xếp vào lấy ra 49 d. Cơ cấu xoay trái xoay phải 51 e. Cơ cấu nâng hạ 51 4.4.3.3. Thiết kế hệ thống cảm biến để định vị cho hệ thống cơ khí 53 CHƯƠNG 5 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 5.1 Kết quả thc hiện đề tài 57 5.2 Những hạn chế của đề tài 57 5.3 Hướng phát triển và kiến nghị 58 7 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hệ thống đỗ xe xếp chồng. 13 Hình 1.2: Mô hình nhà để xe nhiều tầng. 14 Hình 1.3: Nhà để xe t động ở châu Âu. 14 Hình 1.4: Bãi đỗ xe t động lộ thiên có thiết kế hình trụ. 15 Hình 1.5: Hệ thống xếp xe t động tại Trung Quốc. 15 Hình 1.6: Nhà để xe t động dạng lộ thiên. 17 Hình 1.7: Bãi đỗ xe t động dạng ngầm tại Nhật Bản. 17 Hình 1.8: Phía trên một bãi đỗ xe t động dạng ngầm tại Ý. 18 Hình 1.9: Nhà để xe t động dạng lộ thiên hình trụ. 19 Hình 2.1: PLC thc hiện chức năng điều khiển 21 Hình 2.2: Cấu trúc phần cứng của PLC. 22 Hình 2.3: Quá trình hoạt động của một vòng quét. 23 Hình 3.1: Cấu trúc của d án đơn. 25 Hình 3.2: Cấu trúc của d án nhiều người dùng. 25 Hình 3.3: Cấu trúc của d án nhiều máy khách. 26 Hình 4.3 :Chương trình đưa hệ thống về vị trí ban đầu 30 Hình 4.4: Chương trình xác định ô trống gần nhất 31 Hình 4.5: Chương trình gửi xe 32 Hình 4.6 :Chương trình gửi xe cho ngăn xác định 33 8 Hình 4.8 :Chương trình lấy xe cho ngăn cụ thể 35 Hình 4.9 :Sơ đồ mạch điện 36 Hình 4.10: Sơ đồ đi dây 36 Hình 4.11: Sơ đồ kết nối đầu vào ra PLC 37 Hình 4.12: Giao diên cho người giám sát hệ thống 42 Hình 4.13-a: Giao diện người dùng 43 Hình 4.13-b: Giao diện gửi xe 43 Hình 4.13- c: Giao diện lấy xe 44 Hình4.13-d: Phần khung chính của mô hình. 46 Hình 4.14: Các hình chiếu của cơ cấu để xe. 48 Hình 4.15: Mô phỏng 3D đế để xe. 48 Hình4.17: Cơ cấu nâng hạ đế để xe thc tế. 49 Hình 4.18: Cơ cấu xếp xe vào ra 50 Hình 4.19: Cơ cấu xếp vào lấy ra. 50 Hình 4.20: Cơ cấu xoay 51 Hình 4.21 Mô phỏng 3D cơ cấu nâng hạ 51 Hình 4.22: Cơ cấu nâng hạ 52 Hình 4.23 Cơ cấu truyền động hoàn thiện 52 Hình 4.24 Vị trí dặt các cảm biến xác định tầng 54 Hình 4.25 Vị trí các cảm biến xác định khoang 55 9 Hình 4.26 Vị trí đặt cảm biến xác định s vào ra của thanh trượt 55 Hình 4.27 Vị trí đặt cảm biến trên mô hình 56 Hình 4.28: Mô hình hoàn thiện 56 10 MỞ ĐẦU Trong bối cảnh thế giới đang thay đổi mạnh, từ khi đất nước tiến hành đổi mới chúng ta từng bước tiếp cận với những công nghệ hiện đại của thế giới trong nhiều lĩnh vc, trong đó có điều khiển và t động hóa. Nhưng do điều kiện phát triển của đất nước còn chậm so với các nước tiên tiến nên việc đi tắt đón đầu những công nghệ mũi nhọn là cần thiết nhằm tạo tiền đề để đất nước ta bắt kịp tốc độ phát triển của họ vào những năm đầu thế kỷ này. Cũng trên tinh thần đó Đảng và nhà nước ta đã có chủ trương khuyến khích phát triển t động hoá và coi đây là một ngành mũi nhọn trong công cuộc hiện đại hóa đất nước. T động hóa quá trình sản xuất ngày càng có một vị trí quan trọng trong sản xuất và đời sống. Đặc biệt do s phát triển của kỹ thuật điện tử, tin học cùng với s lớn mạnh của điều khiển t động đã tạo ra nhiều sản phẩm thiết bị hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề điều khiển. Nhưng lớn mạnh hơn cả và chỗ đứng vững chắc trong công nghiệp phải kế đến các bộ điều khiển logic có thể lập trình được được gọi tắt là PLC (Programmable logic controller). Với những thế mạnh như: - Kích thước nhỏ gọn, giá thành hạ so với mạch điều khiển dùng rơle. - Khả năng chống nhiễu tốt, độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp. - Cấu trúc dạng modul cho phép dễ dàng sửa chữa và bảo trì, tăng khả năng sử dụng thêm các khối modul mở rộng đầu vào ra cũng như các khối chuyên dụng. - Sử dụng ngôn ngữ lập trình chuyên dùng nên lập trình nhanh và dễ dàng thay đổi chương trình. Hơn nữa với chức năng truyền thông kết hợp với phần mềm WINCC (Windows control center) là phần mềm ứng dụng để điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu của một hệ thống TĐH quá trình sản xuất.Việc sử dụng những bộ điều khiển lập trình riêng không đáp ứng yêu cầu điều khiển của hệ thống SCADA, cần phải kết hợp thêm các bộ hiển thị HMI (Human Machine Interface - Giao diện người và máy ). Là những sinh viên theo học chuyên ngành “Điện t động hóa” cùng những nhu cầu, ứng dụng thc tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà chúng em muốn [...]... cứu và hoàn thành đề tài : “ Thiết kế và chế tạo mô hình nhà để xe tự động điều khiển bằng PLC S7- 300 và giám sát bằng phần mềm WINCC Bản thuyết minh của chúng em gồm những nội dung sau: Chương 1: Tổng quan về hệ thống gara ô tô tự động Chương 2: Tổng quan về PLC S7 – 300 Chương 3: Tổng quan về WINCC Chương 4: Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát gara ô tô tự động Chương 5: Kiến nghị và hướng... xếp và lấy xe Mô hình được điều khiển bằng bộ điều khiển PLC và được điều khiển giám sát thông qua màn hình máy tính nhờ sử dụng phần mềm WinCC Hệ thống thực hiện gửi xe và lấy xe tự động được quản lý bằng password riêng của người dùng Mô hình nhóm chúng em đã thiết kế: Hình 4.1: Mô hình cơ khí 28 4.2 Chương trình điều khiển 4.2.1 Yêu cầu công nghệ Hệ thống hoat động ở chế độ điều khiển tự động Ở chế. .. tầng tự động (gồm 2 tầng vầ mỗi tầng gồm có 10 khoang) - Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm SIMATIC S7- 300 phục vụ việc lập trình và kết nối với bộ PLC - Sử dụng thành thạo phần mềm WINCC ứng dụng vào việc giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu của hệ thống tự động hóa 11  Nội dung chính của đồ án: - Thiết kế và thi công mô hình nhà để xe - Thi công phần khung chính cho mô hình - Thiết kế và thi công... chính sau: - Thiết kế và chế tạo thành công mô hình gara ô tô nhiều tầng tự động - Viết được chương trình điều khiển hệ thống gửi xe tự động ứng với mô hình thật bằng phần mềm SIMATIC S7- 300 - Mô phỏng thành công chương trình giám sát hệ thống gửi xe tự động bằng phần mềm WINCC  Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài: Đối tượng mà đề tài hướng tới và cần hoàn thành bao gồm: - Gara gửi xe nhiều... các tầng Hình 1.3: Nhà để xe tự động ở châu Âu Ngoài ra có thể thiết kế theo dạng hình trụ để tăng thêm diện tích để xe và tiết kiệm thời gian lấy xe ra và vào 14 Hình 1.4: Bãi đỗ xe tự động lộ thiên có thiết kế hình trụ a Đặc điểm Sở dĩ làm được như vậy là nhờ các khâu nhận, bảo quản và trả xe hoàn toàn được tự động hóa Việc gửi và nhận xe vì thế đơn giản hơn trước Tùy thuộc thiết kế, tiến trình có... năng điều khiển Hình 2.1 PLC thực hiện chức năng điều khiển 2.1.2 Cơ sở phát triển Hệ điều khiển cổ điển Hệ điều khiển sử dụng PLC 2.1.3 Cấu trúc PLC 2.1.4 Đặc điểm của PLC 2.1.5 Phân loại 2.1.5.1 Họ Logo 2.1.5.2 Họ S7 – 200 2.1.5.3 Họ S7 – 300 2.1.6 Ứng dụng của PLC trong công nghiệp 2.2 Kiểu dữ liệu và cấu trúc vùng nhớ 21 2.2.1 Các tín hiệu vào/ ra a) Đầu vào số b)Đầu ra số c) Đầu vào tương tự d)... nhưng nói chung khách gửi xe không phải tự mình ( hoặc nhờ nhân viên bãi xe) lái xe vào khu vực đỗ xe Tại ngõ vào khách được phát thẻ gửi xe Sau khi cho thẻ vào máy đọc (card reader) khách lái xe đến đỗ vào một cabin ( có khi chỉ là một pallet) Các màn hình video sẽ quan sát xem xe đã đỗ đúng vị trí chưa Hình 1.5: Hệ thống xếp xe tự động tại Trung Quốc Khách tắt máy và rời khỏi xe Sau đó cửa cabin... thuật lập trình và quy trình thiết kế chương trình điều khiển dùng PLC 23 CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN WINCC 3.1 Khái niệm chung WINCC (Windows Control Center) là một hệ thống phần mềm điều khiển giám sát công nghiệp (Tích hợp giao diện người máy IHMI – Integrate Human Machine Interface), có tính năng kỹ thuật và hệ thống màn hình hiển thị đồ hoạ để điều khiển các nhiệm vụ đặt ra trong sản xuất và tự động hóa quá... như đi thực tế, chúng em đã bắt tay vào tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình nhà để xe tự động gồm có: 2 tầng và 20 ngăn để xe 20 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PLC 2.1 PLC 2.1.1.Định nghĩa PLC PLC ( viết tắt programmable logic controller) : bộ điều khiển khả trình Là một thiết bị điều khiển sử dụng một bộ nhớ có thể lập trình bộ nhớ này có thể lưu trữ các cấu trúc lệnh ( logic, thời gian, bộ đếm, các hàm... toà nhà cao tầng 16 Hình 1.6: Nhà để xe tự động dạng lộ thiên 1.2.5 Giải pháp nhà để xe tự động dạng ngầm ( underground automated parking) Tương tự như giải pháp nhà để xe tự động hóa lộ thiên, nhưng sử dụng cấu trúc giếng tạo thành một hệ thống đỗ ô tô nhiều tầng đặt ngầm dưới đất Hình 1.7: Bãi đỗ xe tự động dạng ngầm tại Nhật Bản a.Đặc điểm Khách lái xe vào điểm tiếp nhận, tắt máy và rời khỏi xe . hình nhà để xe t động điều khiển bằng PLC S7-300 và giám sát bằng phần mềm WINCC”. Bản thuyết minh của chúng em gồm những nội dung sau: Chương 1: Tổng quan về hệ thống gara ô tô t động. Chương