Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

Để giải quyết vấn đề giống như các đô thị Việt Nam đang đối mặt này, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng hệ thống đỗ xe tự động Automatic Car Parking, không chỉ các nước đất chật người đ

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

(Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử)

NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2014

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa để từng bước bắt kịp

sự phát triển của các nước trong khu vực cung như các nước trên thế giới về mọi mặt

kinh tế, văn hóa và xã hội Trong đó công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc

phát triển đất nước Trong các nhà máy xí nghiệp hiện nay, yêu cầu tự động hóa đang

được chú trọng và phát triển Tự động hóa giúp cho việc xử lý kết quả tự động, chính

xác hơn, việc vận hành sửa chữa dễ dàng hơn và hiệu suất công việc cao hơn

Là sinh viên chuyên ngành điện – điện tử Sau những năm tháng học hỏi và tu

dưỡng tại Trường đại học Nha Trang Từ các thầy cô, bạn bè, em đã nhận thức được

con đường mà em đã chọn là đúng đắn Đặc biệt ngành điện – tự động hóa là ngành mà

xã hội hiện nay đang cần nguồn nhân lực chất lượng cao

Khi được giao đồ án tốt nghiệp, xác định đây là công việc quan trọng để nhằm đánh

giá lại toàn bộ kiến thức mà mình đã tiếp thu, với đề tài: “Nghiên cứu thiết kế và chế

tạo mô hình Bãi đỗ xe cao tầng” Đây là một đề tài còn khá mới mẻ tại Việt Nam

Qua gần 4 tháng thực hiện đề tài, với sự ý thức và sự nỗ lực của bản thân và được

các thầy, cô, đặc biệt là thầy giáo Thạc sĩ Bùi Thúc Minh đã hướng dẫn, giúp đỡ tận

tình Em đã kết thúc công việc được giao Tuy nhiên với kiến thức còn hạn chế nên đồ

án còn nhiều thiếu sót vì vậy kính mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để em tiếp

thu chỉnh sửa, để đồ án này hoàn thiện hơn và được ứng dụng vào thực tế

Qua bản đồ án này, em xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến thầy giáo Thạc

sĩ Bùi Thúc Minh, cùng toàn thể thầy cô giáo trong khoa và nhà trường đã giúp đỡ và

tạo mọi điều kiện thuận lợi để hôm nay em hoàn thành đồ án này

Nha trang, tháng 6 năm 2014

Sinh viên

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 4

1.1 TÌNH HÌNH BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG Ở NƯỚC TA 4

1.2 GIỚI THIỆU BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 5

1.2.1 Khái niệm, sự hình thành và phát triển 5

1.2.2 Các yêu cầu cơ bản của bãi đỗ xe tự động 6

1.2.2.1 Sức chứa lớn nhất 6

1.2.2.2 Hệ số sử dụng diện tích 7

1.2.2.3 Thời gian nhận hoặc trả xe 7

1.2.4 Lợi ích của bãi đỗ xe tự động 7

1.3 CÁC HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG HIỆN NAY 9

1.3.1 Đỗ xe tự động hệ thống dùng thang máy 9

1.3.2 Đỗ xe tự động hệ thống dạng xếp hình 9

1.3.3 Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng 10

1.3.4 Đỗ xe tự động hệ thống lắp ngầm 11

1.3.5 Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng ngang 12

1.3.6 Đỗ xe tự động hệ thống tháp xe 12

1.3.7 Đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển 13

1.3.8 Đỗ xe tự động hệ thống tầng di chuyển 14

1.4 TÌNH HÌNH MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE CAO TẦNG TẠI VIỆT NAM 15

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 17

2.1 THIẾT KẾ MÔ HÌNH 17

2.1.1 Thiết kế nhà giữ xe 17

2.1.2 Thiết kế hệ thống truyền động 18

2.1.3 Thiết kế pallet 19

2.1.4 Phác họa mô hình 20

2.2 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 20

2.2.1 Tính toán động cơ truyền động 20

2.2.1.1 Truyền động của bãi đỗ xe cao tầng 20

2.2.1.2 Tính chọn động cơ 21

2.2.2 Tính chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch điện 22

2.2.2.1 Tính chọn Aptomat 22

2.2.2.2 Tính chọn Relay trung gian 22

2.2.3 Tính chọn cảm biến 22

2.3 CÁC YÊU CẦU VỀ MÔ HÌNH 23

2.3.1 Các yêu cầu về cơ khí 23

2.3.2 Các yêu cầu về chương trình 23

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE CAO TẦNG 24

3.1 CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG 24

3.1.1 Cơ cấu truyền động ngang 24

3.1.2 Cơ cấu truyền động nâng, hạ 25

3.1.3 Pallet 25

3.2 NHÀ GIỮ XE 26

3.3 MỘT SỐ HÌNH ẢNH MÔ HÌNH 27

3.3 SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ SƠ ĐỒ KẾT NỐI PLC IVC1-2416MAR 32

3.3.1 Sơ đồ mạch động lực 32

3.3.2 Sơ đồ kết nối PLC IVC1-2416MAR 33

3.4 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÔ HÌNH 34

3.4.1 Nối dây hệ thống 34

3.4.1.1 Bảng nối dây 34

3.4.1.2 Cách nối dây 36

3.4.2 Vận hành hệ thống 37

3.4.2.1 Quy định ô chứa xe 37

3.4.2.2 Quy trình vận hành 38

3.5 ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH 39

CHƯƠNG 4 CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG MÔ HÌNH 40

4.1 ĐỘNG CƠ HỘP SỐ 24VDC 40

4.2 ĐỘNG CƠ HỘP SỐ 12VDC 40

5.3 RELAY TRUNG GIAN OMRON LY2N AC220/240 41

4.4 CẢM BIẾN QUANG 42

4.4.1 Cảm biến quang SHARP GP1A73A1 42

4.4.2 Cảm biến quang E3F-DS4C30 43

4.5 BỘ ĐỔI NGUỒN 220VAC - 12VDC 43

4.6 APTOMAT 44

4.7 CẦU CHÌ 44

4.8 NÚT NHẤN 45

CHƯƠNG 5 ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH 46

5.1 GIỚI THIỆU PLC IVC 46

5.1.1 Khái niệm 46

5.1.2 Đặc điểm kỹ thuật 46

5.1.3 Cấu trúc cơ bản 49

5.1.4 Truyền thông 49

5.1.4.1 Truyền thông Modbus 50

5.1.4.2 Truyền thông N:N 51

5.1.4.3 Truyền thông Free port 51

5.2 PLC IVC1-2416MAR 51

5.2.1 Cấu hình 51

5.2.2 Sơ đồ nối dây 52

5.3 PHẦN MỀM AUTOSTATION 53

5.3.1 Giới thiệu 53

5.3.2 Download chương trình 54

5.3.3 Một số lệnh cơ bản 57

5.3.3.1 Thường mở 57

5.3.3.2 Thường đóng 58

5.3.3.3 Lệnh out 58

5.3.3.4 Lệnh set 59

5.3.3.5 Lệnh reset 59

5.3.3.6 Timer đóng chậm TON 59

5.3.3.7 Timer mở chậm TOF 60

5.3.3.8 Bộ đếm lên Counter up (CTU) 61

CHƯƠNG 6 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 62

6.1 PHÂN BỐ ĐẦU VÀO, ĐẦU RA 62

6.2 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 64

6.3 CHƯƠNG TRÌNH 71

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Phân bố chiều quay của động cơ 37

Bảng 5.1 Đặc điểm kỹ thuật PLC IVC 46

Bảng 5.3 Cấu hình phần mềm AutoStation 53

Bảng 6.1 Phân bố đầu vào 62

Bảng 6.2 Phân bố đầu ra 63

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống đỗ xe tự động tại cao ốc Thảo Điền 5

Hình 1.2 Một bãi đỗ xe cao tầng tại Đức 6

Hình 1.3 Hệ thống dùng thang máy 9

Hình 1.4 Hệ thống dạng xếp hình 9

Hình 1.5 Hệ thống xoay vòng đứng 10

Hình 1.6 Hệ thống lắp ngầm 11

Hình 1.7 Hệ thống xoay vòng ngang 12

Hình 1.8 Hệ thống tháp xe 12

Hình 1.9 Hệ thống thang nâng di chuyển 13

Hình 1.10 Hệ thống tầng di chuyển 14

Hình 1.11 Mô hình trường Cao Thắng 15

Hình 2.1 Visme bi 18

Hình 2.2 Thanh trượt bi 19

Hình 2.3 Phác họa cơ cấu truyền động 20

Hình 3.1 Cơ cấu truyền động ngang 24

Hình 3.2 Cơ cấu truyền động nâng, hạ 25

Hình 3.3 Mặt trên pallet 25

Hình 3.4 Mặt dưới pallet 26

Hình 3.5 Mặt trước nhà giữ xe 26

Hình 3.6 Mặt ngang nhà giữ xe 27

Hình 3.7 Pallet 27

Hình 3.8 Truyền động dọc 28

Hình 3.9 Truyền động ngang 29

Hình 3.10 Nhà giữ xe 30

Hình 3.11 Mô hình bãi đỗ xe cao tầng 31

Hình 3.12 Sơ đồ mạch động lực 32

Hình 3.13 Sơ đồ nối dây PLC IVC1-2416MAR 33

Hình 3.14 Input 34

Hình 3.15 Rơ le trung gian 34

Hình 3.16 Bộ động cơ hệ thống 35

Hình 3.17 Module PLC IVC1-2416MAR 35

Hình 3.18 PLC 27-1200 36

Hình 3.19 Bảng điều khiển 38

Hình 4.1 Động cơ hộp số 24VDC 40

Hình 4.2 Động cơ hộp số 12VDC 40

Hình 4.3 Relay LY2N AC220/240 41

Hình 4.4 Sơ đồ chân Relay LY2N AC220/240 42

Hình 4.5 SHARP GP1A73A1 43

Hình 4.6 E3F-DS4C30 43

Hình 4.7 Bộ đổi nguồn 220/240VAC – 12VDC 44

Hình 4.8 Aptomat 44

Hình 4.9 Cầu chì 44

Hình 4.10 Nút nhấn 45

Hình 5.1 Cấu trúc PLC IVC1 49

Hình 5.2 Cấu trúc PLC IVC2 49

Hình 5.3 Thiết lập truyền thông 50

Hình 6.4 PLC IVC1-2416MAR 51

Bảng 5.2 Thông số PLC IVC1-2416MAR 52

Hình 5.5 Sơ đồ nối dây đầu vào 52

Hình 5.6 Sơ đồ nối dây đầu ra 53

Hình 5.7 Cửa sổ làm việc phần mềm AutoStation 54

Hình 5.8 Kiểm tra cổng Com PC 54

Hình 5.9 Kiểm tra chuẩn truyền thông AutoStation 55

Hình 5.10 Cài đặt cổng Com AutoStation 55

Hình 5.11 Xuất hiện thông báo 1 56

Hình 5.12 Xuất hiện thông báo 2 56

Hình 5.13 Nhấn download 57

Hình 5.14 Thường mở 57

Hình 5.15 Ví dụ thường mở 57

Hình 5.16 Thường đóng 58

Hình 5.17 Ví dụ thường đóng 58

Hình 5.18 Lệnh out 58

Hình 5.19 Ví dụ lệnh out 58

Hình 5.20 Lệnh set 59

Hình 5.21 Ví dụ lệnh set 59

Hình 5.22 Lệnh reset 59

Hình 5.23 Ví dụ lệnh reset 59

Hình 5.25 Ví dụ timer TON 60

Hình 5.26 Đồ thị timer TON 60

Hình 5.27 Lệnh timer TOF 60

Hình 5.28 Ví dụ timer TOF 60

Hình 5.29 Đồ thị timer TOF 61

Hình 5.30 Lệnh Counter up 61

Hình 5.31 Ví dụ counter up 61

Hình 5.32 Đồ thị counter up 61

Hình 6.1 Lưu đồ thuật toán 64

Hình 6.2 Lưu đồ thuật toán (tiếp theo) 65

Hình 6.3 Lưu đồ thuật toán (tiếp theo) 66

Hình 6.4 Lưu đồ thuật toán (tiếp theo) 67

Hình 6.5 Lưu đồ thực hiện chương trình (tiếp theo) 68

Hình 6.6 Lưu đồ thuật toán (tiếp theo) 69Hình 6.7 Lưu đồ thuật toán (tiếp theo) 70

MỞ ĐẦU

Lí do chọn đề tài: Việt Nam đang tiến dần lên thời kỳ quá độ chủ nghĩa xã hội

và đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa là cương lĩnh chính trị của Đại hội Đảng lần thứ XI (2013) và mục tiêu cơ bản của nước ta Sự tất yếu đó là kéo theo đời sống nhân dân được nâng cao, số lượng phương tiện giao thông ngày càng tăng Với một đất nước từng trải qua giai đoạn kinh tế kém phát triển do đó hình thành nên một xã hội xe máy, và có lẽ khi nói đến Việt Nam thì sau chiến tranh, thế giới sẽ nhắc đến một đất nước của thiên đường xe máy Nhưng ngày nay, Việt Nam đang trên đường hội nhập

và phát triển thì dần dần ôtô trở thành phương tiện không còn là hàng xa xỉ Trong khi

cơ sở hạ tầng lại không đáp ứng kịp với sự phát triển phương tiện Sự mất cân bằng này dẫn đến sự mất mỹ quan đô thị do thiếu chỗ đậu xe, buộc phải đặt xe dưới lòng đường gây tình trạng kẹt xe và tai nạn giao thông Quỹ đất dành cho giao thông tĩnh hiện chỉ đạt 10%, riêng khu vực nội thành chỉ đạt 2%, trong khi tiêu chuẩn đất dành cho giao thông tĩnh phải từ 16-18% Có thể nói quỹ đất cho giao thông đã quá tải do sự thiếu tầm nhìn của các nhà lãnh đạo mà các thành phố lớn ở nước ta đang phải chịu đựng

hiện nay

Với tốc độ số lượng ôtô đăng ký mà năm sau cao hơn năm trước trên 18%, trong

đó năm 2013 đã có sự vượt trội khi tăng 30% so với năm 2012 Cùng với việc Việt Nam tham gia khu vực mậu dịch tự do ASEAN (AFTA), thì từ nay đến năm 2018, mức thuế nhập khẩu ôtô nguyên chiếc khu vực ASEAN sẽ giảm dần cho đến 0% Cụ thể trong năm 2014, mức thuế nhập khẩu ôtô giảm còn 50%, năm 2015 còn 30%, năm

2016 còn 20%, năm 2017 là 10% và 2018 chỉ còn 0% Như vậy, trong vòng 5 năm nữa người tiêu dùng Việt Nam sẽ được thỏa mãn ước mơ dùng ôtô giá rẻ Đó là tín hiệu vui cho người dân Việt Nam nhưng lại là nỗi lo cho các nhà quản lí đô thị, nguy cơ không còn chỗ đỗ xe là chắc chắn, dẫn đến các vấn đề tiêu cực cho cả kinh tế và xã hội [4]

Lấy ví dụ tại thủ đô Hà Nội, Uỷ ban nhân dân Hà Nội thống kê cho thấy, hơn 90% phương tiện giao thông không có chỗ để xe, bãi đỗ xe công cộng chỉ đáp ứng từ

8% - 10% Trong khi diện tích mặt đường nếu so với số phương tiện giao thông hiện

lòng đường đều trở thành chỗ đỗ xe Trên hầu hết các tuyến phố lớn nhỏ của Hà Nội hiện nay, đi đâu người cũng bắt gặp những chiếc xe ôtô đỗ dưới lòng đường, vỉa hè, gây mất mỹ quan đô thị [5]

Để giải quyết vấn đề giống như các đô thị Việt Nam đang đối mặt này, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng hệ thống đỗ xe tự động (Automatic Car Parking), không chỉ các nước đất chật người đông ở Châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore… mà còn có cả các nước Châu Âu và Châu Mỹ Tại các nước này, các công ty kinh doanh bãi giữ xe tự động được chính phủ, nhà nước khuyến khích, tạo nhiều ưu đãi, thuận lợi

Và thực tế đã cho thấy các hệ thống này giải quyết rất tốt thực trạng của ngành giao thông sở tại

Với những đòi hỏi của thực tiễn như đã nêu trên, chắc chắn hệ thống đỗ xe tự động sẽ là một xu thế ở nước ta trong tương lai Vì thế, để đón đầu trước công nghệ mới này, em đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng”, một phân khúc trong hệ thống đỗ xe tự động

Mục đích nghiên cứu: Chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng phục vụ thí nghiệm,

- Ứng dụng PLC IVC1-2416MAR điều khiển mô hình bãi đỗ xe cao tầng phục vụ thí nghiệm, thực hành

Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: thiết kế mô hình bãi đỗ xe cao tầng, tính chọn thiết bị, điều khiển lập trình dùng PLC IVC1-2416MAR

- Phương pháp nghiên cứu mô phỏng: mô phỏng mô hình bằng phần mềm Autocad, mô phỏng chương trình bằng phần mềm Step7-MicroWIN

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài: Đề tài này mang tính chất nghiên cứu và

ứng dụng, khi đề tài hoàn thành, nó có thể trở thành tài liệu tham khảo Ứng dụng PLC

điều khiển mô hình nên nó có thể sử dụng phục vụ công tác thí nghiệm, thực hành

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG

1.1 TÌNH HÌNH BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG Ở NƯỚC TA

Ở nước ta hiện nay, đặc biệt là 2 đô thị lớn là Thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội, các bãi đỗ xe ôtô tự lái ngày càng xuất hiện nhiều với 2 loại chính là tầng hầm và nhà cao tầng Nhưng những bãi đỗ xe tự lái thông thường có nhiều bất tiện như: dễ bị mất cắp phụ tùng xe nếu vị trí đỗ không lắp camera an ninh, người lái không có kinh nghiệm sẽ phải mất nhiều thời gian để đưa xe vào vị trí (gây ra ùn tắc cục bộ) và rất khó kiểm soát khí thải và tiếng ồn khi xe di chuyển trong khu vực đỗ Và điều mà phần lớn nhà đầu tư quan tâm là bãi đỗ xe tự lái chiếm nhiều diện tích của công trình (bình

nên hướng tới Hệ thống bãi đỗ xe tự động đã bắt đầu manh nha ở Việt Nam những năm gần đây, nhưng số lượng chỉ đếm trên đầu ngón tay Một số công ty tại Việt Nam

đã đi tiên phong trong lĩnh vực này như Công ty cổ phần Đầu tư và Công nghệ Việt Nam (INVETECH) , Công ty cơ khí cầu trục NMC… đều đi theo công nghệ và thiết bị chuyển giao từ Nhật Bản và Hàn Quốc

Ngày 10/5/2011, bãi đỗ xe ôtô tự động đầu tiên tại Việt Nam đã đi vào hoạt

và âm sâu vào lòng đất 8 m nhưng có thể chứa được 12 xe ôtô 4 – 7 chỗ Hệ thống đỗ xe theo phương pháp xoay vòng ngang và được điều khiển bằng PLC với tổng vốn đầu tư hơn 300.000 USD

Hình 1.1 Hệ thống đỗ xe tự động tại cao ốc Thảo Điền Ngày 16/7/2012, bãi đỗ xe ôtô tự động đầu tiên tại Hà Nội chính thức đi vào hoạt động với vốn đầu tư 13 tỷ đồng Hệ thống đỗ xe 5 tầng, 4 khoang lắp bằng khung thép có sức chứa 30 ôtô loại 7 chỗ ngồi trở xuống

Ngoài ra còn có các bãi đỗ xe ôtô tự động đã đi vào hoạt động như tại tòa nhà Hải Vân Nam (132 Hàm Nghi, TP HCM), tòa nhà Nguyễn Huệ (Q1, TPHCM), tòa nhà Ngọc Khánh (Ba Đình, Hà Nội), tòa nhà Viettrans (Lý Nam Đế, Hà Nội)…

1.2 GIỚI THIỆU BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG

1.2.1 Khái niệm, sự hình thành và phát triển

Hệ thống bãi đỗ xe tự động là hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý hoạt động của hệ thống lưu kho tự động mà hàng hóa là ôtô có độ chính xác cao

Trong hệ thống, xe được lưu giữ trong các khoang (block parkings) dưới mặt đất hoặc trên cao Để thực hiện việc lưu giữ, hệ thống sử dụng các thiết bị nâng chuyển và

có thể di chuyển theo các phương: phương ngang, phương đứng, phương chuyển động xoay với độ chính xác và an toàn cao Hoạt động được điều khiển từ máy tính Nhiệm

vụ của máy tính là quản lý hoạt động của hệ thống như: số lượng xe đang được lưu giữ,

số lượng khoang còn trống, trọng lượng xe phù hợp với hệ thống…

Hình 1.2 Một bãi đỗ xe cao tầng tại Đức Bãi đỗ xe ôtô tự động đầu tiên trên thế giới xuất hiện tại Mỹ năm 1918 theo kiểu dùng thang máy đưa lên tầng cao, sau đó lái xe ra tầng đỗ là kiểu đỗ xe nhiều tầng kết hợp, hệ thống này sau đó lan sang Châu Âu

Nhật Bản là nước đầu tiên tại Châu Á ứng dụng hệ thống này vào năm 1975 Kể

từ năm 1982, Đức đã phát triển hệ thống bãi đỗ xe tự động được coi là hiện đại nhất thế giới Và do tính chất yêu cầu của đất nước, các công ty Nhật Bản nhanh chóng phát triển công nghệ này và ứng dụng rộng rãi từ năm 1985 Hiện nay, Nhật Bản và Hàn Quốc là 2 quốc gia có số lượng hệ thống bãi đỗ xe ôtô tự động nhiều nhất thế giới

1.2.2 Các yêu cầu cơ bản của bãi đỗ xe tự động

1.2.2.1 Sức chứa lớn nhất

Sức chứa lớn nhất là số lượng xe tối đa mà hệ thống có thể chứa được Thông số trên thể hiện quy mô của hệ thống bãi đỗ ôtô tự động Theo số lượng xe, hệ thống bãi

đỗ xe ôtô tự động chia thành các loại sau:

- Loại quy mô gia đình: Sức chứa từ 1 đến 6 xe

- Loại quy mô công cộng:

Loại quy mô nhỏ: Chứa từ 20 đến 50 xe

Loại quy mô vừa: Chứa từ 50 đến 100 xe

Loại quy mô lớn: Lớn hơn 100 xe

1.2.2.3 Thời gian nhận hoặc trả xe

Đây là một thông số quan trọng thể hiện mức độ hiệu quả của hệ thống Nó phụ thuộc chủ yếu vào hai yếu tố sau:

- Tốc độ di chuyển của các thiết bị nâng chuyển: Bao gồm tốc độ nâng, tốc độ di chuyển ngang và tốc độ di chuyển xe từ khung nâng vào các ô lưu trữ Các thông số tốc độ được chọn theo các tiêu chuẩn quy định đối với các máy nâng chuyển

- Hành trình di chuyển của các thiết bị nâng - chuyển: Là thông số rất quan trọng

Nó phải là con đường ngắn nhất có thể Do đó, thông số này được chọn theo phương án tối ưu nhất, hoặc phụ thuộc vào sự bố trí các hệ thống nâng - chuyển sao cho tối ưu nhất

1.2.4 Lợi ích của bãi đỗ xe tự động

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

so với một bãi đỗ ôtô thông thường Ví dụ như với diện tích trên mặt đất có thể chứa tối đa là 8 xe Nhưng khi xây dựng bãi đỗ xe tự động trên diện tích này chúng ta có thể chứa khoảng 100 chiếc xe ôtô

- Tiết kiệm thời gian: Thay vì khách hàng phải tự tìm chỗ để xe trong các bãi xe thông thường và khó khăn nhất là vào giờ cao điểm, với bãi đỗ 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 Mà không cần quan tâm vị trí để xe Công việc này do

hệ thống đảm nhận Như vậy tiết kiệm được thời gian 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 hoạt động của hệ thống được quản

lý bằng 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 nên không 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 hại cho phương tiện: Không gây va quẹt giữa các xe với nhau và

hệ thống 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 nên toàn hệ thống chỉ 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 sửa chữa: Do hệ thống cấu tạo từng phần độc lập với nhau về mặt cơ khí

- Khả năng linh hoạt cao: Tùy vào diện tích đất, mà chúng ta bố trí hệ thống theo diện tích đất có sẵn Và tùy vào nhu cầu mà quy mô hệ thống có thể thay đổi cho phù hợp

- Tính an toàn cao: Khả năng xe bị lấy cắp và phá hoại là hoàn toàn khó có thể

1.3 CÁC HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG HIỆN NAY

1.3.1 Đỗ xe tự động hệ thống dùng thang máy

Với hệ thống đỗ xe tự động dùng thang máy, lái xe sẽ đưa xe vào buồng thang máy, thang nâng xe đến tầng đỗ xe, người lái đưa xe ra khỏi thang máy và lái xe vào vị trí đỗ

Hình 1.3 Hệ thống dùng thang máy

 Đặc điểm đỗ xe tự động dùng thang máy [6]:

- Tiết kiệm diện tích đường di chuyển nội bộ của xe khi lên xuống giữa các tầng bên trong 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 ra vào rất lâu

- Hiện nay đỗ xe tự động này ít phổ biến

1.3.2 Đỗ xe tự động hệ thống dạng xếp hình

Hình 1.4 Hệ thống dạng xếp hình

Đỗ xe tự động dạng xếp hình lắp đặt rất phổ biến ngoài trời trên các đường phố

Hệ thống đỗ xe tự động này thường có số lượng nhỏ (10 – 30 xe), rất cơ động và lấy xe nhanh chóng, dễ dàng Lắp thông dụng cho các công trình qui mô nhỏ (1 tầng hầm đỗ xe) để tăng số lượng đỗ xe, rất phù hợp cho việc điều chỉnh thiết kế tự lái thông thường lên gấp đôi số lượng xe (bằng cách nâng 1 tầng) hoặc gấp ba (thêm 1 tầng âm bên dưới) mà ít ảnh hưởng thiết kế có sẵn, tiết kiệm chi phí xây dựng do không phải xây thêm sàn cho các tầng xe, tuy nhiên vẫn cần đường dẫn cho xe vào vị trí đỗ xe Thời gian lấy xe lâu (bình quân 2,5 phút) cho hệ thống trên 30 xe nên không phù hợp cho các hệ thống số lượng xe trên 30 xe, luôn luôn phải thiết kế chừa 1 cột trống để xếp hình (tức 1 vị trí trống cho mỗi tầng) [6]

1.3.3 Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng

Hình 1.5 Hệ thống xoay vòng đứng

 Đặc điểm đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng [6]:

- Rất cơ động, tiết kiệm diện tích (30 m2)

- Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng đứng có thể xoay thuận chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ (hoặc 1 chiều)

- Dễ tháo lắp

- Không thích hợp cho loại xe có kích thước trung – lớn

- Do giá thành cao nên sử dụng không phổ biến, phần lớn lắp đặt ở các khu đất tạm sử dụng (sau đó tháo dỡ đi)

- Hệ thống đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng chỉ phù hợp với xe kích thước nhỏ (xe 4 chỗ) không thích hợp cho xe kích thước lớn

1.3.4 Đỗ xe tự động hệ thống lắp ngầm

Hình 1.6 Hệ thống lắp ngầm

Hệ thống đỗ xe tự động lắp ngầm dưới mặt đất, phù hợp cho mặt bằng nhỏ hẹp, Tốc độ thang nâng 20-40 m/phút, tốc độ di chuyển ngang 20-30 m/phút Số lượng xe tối ưu của hệ thống: 6-38 xe Điều khiển đơn giản với màn hình cảm ứng (Touch screen)

Hệ thống đỗ xe tự động này rất phù hợp cho các công trình tòa nhà có qui mô đỗ

xe nhỏ Hình dạng khu đất thường là hình chữ nhật với 1 cạnh ngắn và 1 cạnh dài

Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng tầng của dự án Thảo Điền tại TP HCM có

m Với tốc độ nâng 14m/phút và tốc độ di chuyển tầng 20 m/phút, thời gian lấy, gửi xe trung bình là 1,5 phút [6]

1.3.5 Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng ngang

Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng ngang rất phù hợp cho các công trình tòa nhà

có qui mô đỗ xe nhỏ Hình dạng khu đất thường là hình gần vuông với hai cạnh gần bằng nhau [6]

Hình 1.7 Hệ thống xoay vòng ngang

1.3.6 Đỗ xe tự động hệ thống tháp xe

Hình 1.8 Hệ thống tháp xe

Là hệ thống đỗ xe tự động dạng tháp nhiều tầng Có thể là tháp độc lập hoặc

) Tốc độ tiêu chuẩn 90 m/phút, tối đa có thể đạt 140 m/phút, vận hành êm và an toàn Điều khiển đơn giản với màn hình cảm ứng (Touch screen) [6]

Hệ thống đỗ xe tự động vòng xoay truyền thống là có 2 cột xe đối xứng, nhƣng tùy theo diện tích đất, để tăng số lƣợng xe chúng ta có thể có 3, 5, 6 cột xe Nhƣng thời gian lấy xe trung bình sẽ tăng lên theo số lƣợng xe Số lƣợng xe tối ƣu là 70 xe

 Đặc điểm đỗ xe tự động hệ thống tháp xe [6]:

- Loại tháp đỗ mỗi bên thang 1 xe là loại hệ thống có thể lấy xe cực nhanh kể cả

số lƣợng xe nhiều (thời gian lấy xe tối đa cho hệ thống 60 xe là 1,5 phút, bình quân 1 phút/ 1 xe)

- Hệ thống đỗ xe tự động vòng xe tiết kiệm diện tích đất hẹp, phía sau hoặc bên hông nhà cao tầng

- Giá thành cao hơn các loại khác nhƣng vận hành êm, ít gây tiếng ồn

- Lắp đặt nhanh chóng và có thể tháo dỡ di chuyển khi cần

1.3.7 Đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển

Hình 1.9 Hệ thống thang nâng di chuyển

 Đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển [6]

- Điều khiển đơn giản với màn hình cảm ứng (Touch screen)

- 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 rất nhanh hỏng, phải đầu tư chi phí bảo dưỡng và thay thế thường xuyên, thời gian lấy xe ra khá 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

 Hệ thống sàn bê tông dùng robot [6]

- Robot phải luôn luôn hoạt động nên rất nhanh hỏng

- Sử dụng robot để lấy xe ra vào vị trí, robot nâng 2 bánh nên không phù hợp với loại xe số tự động

- Sàn đỗ xe là sàn bê tông với yêu cầu cao về độ chính xác của mặt phẳng nên rất khó thi công

 Hệ thống sàn kết cấu thép dùng pallet [6]

- Vận hành pallet đơn giản hơn và giảm bớt 1 thao tác đưa robot vào vị trí nên giảm thời gian nhận và trả xe

- Có thể tháo lắp di chuyển dễ dàng so với sàn bê tông

- Phải bảo dưỡng kết cấu thép định kỳ

1.3.8 Đỗ xe tự động hệ thống tầng di chuyển

Hình 1.10 Hệ thống tầng di chuyển

 Đỗ xe tự động hệ thống tầng di chuyển [6]:

- Sử dụng pallet hoặc robot

- Bảo dưỡng dễ dàng hơn (do mỗi tầng có 1 bộ dịch chuyển hoạt động riêng biệt)

- Do mỗi tầng có 1 bộ dịch chuyển nên giảm thiểu thời gian nhận và trả xe

- Thời gian nhận và trả xe có thể giảm tùy theo số lượng thang nâng được lắp đặt

- Giá thành cao hơn loại thang nâng di chuyển

- Đây là hệ thống đỗ xe tự động tối ưu cho tầng hầm qui mô lớn, có thể kết hợp nhiều hệ thống trong 1 hầm

1.4 TÌNH HÌNH MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE CAO TẦNG TẠI VIỆT NAM

Mô hình bãi đỗ xe cao tầng đã được một số trường kỹ thuật chọn làm đề tài đồ

án tốt nghiệp

Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng (Thành phố Hồ Chí Minh) có 2 đề tài

“Mô hình giữ xe ôtô tự động” và “Mô hình bãi giữ xe ôtô tự động sử dụng PLC Mitsubishi” Em đánh giá đây hai là sản phẩm chất lượng khi sử dụng cơ cấu truyền động bằng pittong và visme bi Tuy nhiên, hệ thống chỉ có một nhà giữ xe và sử dụng công tắc hành trình thay vì cảm biến

Hình 1.11 Mô hình trường Cao Thắng

Riêng tại Khánh Hòa, “mô hình hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng đứng” đã được chọn làm đồ án tốt nghiệp của khóa 51, khoa Cơ - Điện Tử, trường Đại học Nha Trang Mặc dù mô hình được chế tạo khá giống hệ thống thực tế nhưng đây là một hệ thống không được phổ biến do giá thành cao, chứa không nhiều xe và chỉ phù hợp với

xe kích thước nhỏ

Đa số các mô hình này thiết kế không đảm bảo tính thực tế như: 1 nhà giữ xe; sử dụng đối trọng; cơ cấu pallet 1 thanh; cơ cấu truyền động bánh xe, cáp; sử dụng công tắc hành trình tác động vị trí… Từ những hạn chế đó, yêu cầu đặt ra trong đồ án này là phải thiết kế mô hình có tính thực tế dựa vào một số hệ thống đã giới thiệu trên và giải quyết các hạn chế đó

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ

- Cần phải có độ chính xác cao, khoảng cách giữa các ô giữ xe phải bằng nhau, có

tỉ lệ phù hợp với nhà giữ xe trong thực tế

- Số lượng các ô giữ xe phải phù hợp với kích thước

- Cần phải có độ thẩm mỹ cao

- Nhà giữ xe phải có ngõ vào và ngõ ra riêng biệt, vì sẽ có tính thực tế cao hơn, so với nhà giữ xe có ngõ vào và ngõ ra cùng một vị trí

 Từ những yêu cầu trên em đưa ra phương án thiết kế như sau:

- Nhà giữ xe phù hợp với loại xe 4-7 chỗ

- Nhà giữ xe có kích thước cao x rộng x dài: 900x410x220 mm

- Bao gồm 3 tầng,mỗi tầng có 3 ô giữ xe

- Kích thước mỗi ô giữ xe là cao x rộng x dài: 240x120x220 mm

- Khung nhà xe được làm từ nhôm trụ 20x10 mm

- Các vị trí đặt xe được làm từ nhôm chữ V12

2.1.2 Thiết kế hệ thống truyền động

Hệ thống truyền động là hệ thống chịu tải trọng của toàn bộ cơ cấu nên đòi hỏi

hệ thống truyền động, em đã đưa ra 3 phương án:

- Truyền động bằng xích

- Truyền động bằng cáp

- Truyền động bằng visme bi

Trong 3 phương án trên, em nhận thấy truyền động bằng visme bi là hiệu quả nhất bởi nó có độ chắc chắn, chính xác cao và truyền động mượt hơn so với 2 phương

án kia

Hình 2.1 Visme bi Visme bi là một hệ thống truyền động, được gia công chính xác để biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến theo cơ chế con vít - bù lon Mà tiếp xúc giữa thanh vít và đai vít là một lớp bi thép để giảm tối đa lực ma sát Giúp truyền động một cách trơn tru và chính xác, hoạt động liên tục bền bỉ trong thời gian dài

Nguyên lý hoạt động: Tiếp xúc giữa visme bi và đai ốc có 1 đường rãnh (rãnh me) được lắp đầy bởi những viên bi thép Khi trục vít xoay, những viên bi lăn tròn

trong mối ren của trục vít và đai ốc Điều này nhằm giảm ma sát của chúng Bởi vì các viên bi cuối cùng sẽ rơi ra ngoài, nên đai ốc có 1 đường ống dẫn về (đường hồi) để hứng những viên bi khỏi rãnh của trục vít và đưa chúng trở lại phần đầu của đường bi ở phía cuối của đai ốc Lực đẩy của đai ốc nhẹ nhàng nhờ chuyển động lăn của những viên bi cuộn tròn, hơn là trượt

2.1.3 Thiết kế pallet

Pallet là phần chịu tải trọng lớn nhất của xe, do đó cần được thiết kế vững chắc Nhiệm vụ của pallet là đưa xe vào, ra nên yêu cầu quan trọng nhất là phải chuyển động nhẹ nhàng, không dật

 Từ các yêu cầu trên, em đã đưa ra phương án thiết kế như sau:

- Sử dụng thanh trượt bi để đưa xe vào ra, hai động cơ hộp số truyền động qua xích dẫn được hàn vào thanh trượt bi

- Để đưa xe vào giữa pallet, em chọn xích dẫn bằng động cơ hộp số

- Khung pallet gồm các thanh nhôm gắn với nhau bằng bu lông đai ốc

Hình 2.2 Thanh trượt bi Trong quá trình thi công, em cho rằng đây là khâu thiết kế phức tạp nhất Để không gặp những khó khăn trong lúc thi công, ta cần phải đặt ra các bước thực hiện cụ thể và mua thiết bị kĩ càng tránh những thiếu sót có thể trì hoãn công việc

2.1.4 Phác họa mô hình

Từ các phương án trên, em đã phác họa cơ cấu truyền động như hình vẽ dưới

Hình 2.3 Phác họa cơ cấu truyền động

2.2 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ

2.2.1 Tính toán động cơ truyền động

2.2.1.1 Truyền động của bãi đỗ xe cao tầng

 Các thông số kỹ thuật của bãi đỗ xe cao tầng

- Số tầng: 3

- Trọng lượng pallet: 1500 kg

- Trọng lượng định mức: 1300 kg

- Tốc độ di chuyển Pallet: 1 m/s

- Gia tốc cực đại: 1,5 m/s2

 Tính toán công suất của động cơ

Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng

k: Hệ số ma sát giữa thanh dẫn hướng và Pallet, ta lấy k = 1,2

Thay vào công thức trên ta có:

2.2.2 Tính chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch điện

2.2.2.1 Tính chọn Aptomat

Dòng điện định mức Aptomat Iđm (A) Đây là dòng điện lớn nhất cho phép Aptomat làm việc trong thời gian lâu dài mà không bị tác động Dòng điện này không được nhỏ hơn dòng điện tính toán phụ tải

Aptomat tự ngắt Để Aptomat ngắt động cơ dòng điện này phải lớn hơn dòng khởi động của động cơ (Inm > Ikđ)

Điện áp làm việc của Aptomat phải lớn hơn điện áp cực đại của lưới điện mà Aptomat sử dụng (Ulv > Umax)

2.2.2.2 Tính chọn Relay trung gian

Relay trung gian hoạt động dựa theo nguyên lý nam châm điện dùng để đóng cắt mạch điện có công suất nhỏ, tần số đóng cắt lớn Tín hiệu điều khiển có thể là dòng hoặc áp Để chọn Relay cần chú ý:

- Loại cảm biến: PNP hay NPN

- Kích thước

- Khoảng cách phát hiện

- Thời gian đáp ứng

- Điện áp và dòng điện cấp cho cảm biến

- Điện áp và dòng điện ra

2.3 CÁC YÊU CẦU VỀ MÔ HÌNH

- Kích thước gọn gàng, có thẩm mỹ

- Hệ thống cơ hoạt động tốt

- Hệ thống điện tốt, hoạt động đúng theo thiết kế

- Hệ thống phải đáp ứng mọi yêu cầu đặt ra

2.3.1 Các yêu cầu về cơ khí

Yêu cầu về cơ khí của mô hình phải chắc chắn, gọn gàng và tuổi thọ lâu Việc thiết kế mô hình cũng phải đảm bảo những yêu cầu của kỹ thuật như hệ thống thật: Khoang chứa xe, pallet nâng hạ, ra vào, xích, bánh răng, trục quay, động cơ… Ngoài

ra còn có các kết cấu phụ để tạo một mô hình hoàn chỉnh

2.3.2 Các yêu cầu về chương trình

Chương trình điều khiển phải đáp ứng đầy đủ yêu cầu của mô hình, giúp mô hình hoạt động chính xác Trong chương trình cần phải chú thích từng network; trình bày lưu đồ thuật toán để người đọc có thể hiểu; sử dụng linh hoạt các lệnh, vùng nhớ; phân bố đầu vào, đầu ra hợp lí…

1 2

4

3

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE CAO TẦNG

3.1 CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG

Trong đó khung của cơ cấu truyền động được làm bằng thép, các thanh dẫn

hướng làm bằng inox, cơ cấu để truyền động là Visme bi Kết nối các chi tiết đó bằng

phương pháp hồ quang điện, gọi tắt là hàn điện hay hàn que Phương pháp này dùng hồ

quang điện được tao ra bởi que hàn để làm nóng chảy kim loại hàn và ngay cả que

hàn để điền vào vị trí hàn

Nhà giữ xe được gia công bằng các thanh nhôm và được kết nối lại bằng bu lông

đai ốc

3.1.1 Cơ cấu truyền động ngang

1: Visme bi, dài 600 mm, đường kính 15 mm

2: Thanh inox dẫn hướng, dài 600 mm, đường kính 10 mm

3: Giá đỡ trên Visme (đặt cơ cấu nâng, hạ)

4: Vị trí đặt động cơ quay visme

Hình 3.1 Cơ cấu truyền động ngang

1 2

4

3

3.1.2 Cơ cấu truyền động nâng, hạ

1: Visme bi, dài 800 mm, đường kính 15 mm

2: Thanh inox dẫn hướng, dài 800 mm, đường kính 10 mm

3: Giá đỡ trên Visme (đặt pallet)

4: Vị trí đặt động cơ quay visme

Hình 3.2 Cơ cấu truyền động nâng, hạ

3.1.3 Pallet

Pallet gồm 3 động cơ truyền dẫn xích Trong đó:

- Động cơ 1 làm nhiệm vụ đưa xe vào chính giữa pallet

- Động cơ 2,3 đẩy thanh trượt để đưa xe vào ô chứa xe

Hình 3.3 Mặt trên pallet

XÝCHTHANH TR¦îT

XÝCH

Hình 3.6 Mặt ngang nhà giữ xe

3.3 MỘT SỐ HÌNH ẢNH MÔ HÌNH

Hình 3.7 Pallet