Ứng dụng PLC s7300 điều khiển hệ thống rửa xe tự động

LỜI CẢM ƠNTrong quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ thầyNghiêm Xuân Thước, từ việc hỗ trợ chúng em về các thiết bị trong mô hình, việc tạo điềukiện

Trang 1

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

………

Giáo viên hướng dẫn

Trang 2

Nhận xét của giáo viên phản biện

………

Giáo viên phản biện

Trang 3

Nhận xét của hội đồng bảo vệ

………

Hội đồng bảo vệ

Trang 4

MUC LỤC

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S7-300 12

1.1 Tổng quan về bộ điều khiển PLC S7-300 12

1.1.1 Cấu trúc của PLC S7-300 12

1.1.2 Modul nguồn 14

1.1.3 Modul CPU 14

1.1.4.Các vùng nhớ của PLC 16

1.1.5 Modul tín hiệu 18

1.1.6 : Module chức năng FM 22

1.2.Kỹ thuật lập trình 23

1.2.1.Kỹ thuật lập trình tuyến tính 23

1.2.2.Lập trình có cấu trúc 24

Chương II: Nghiên cứu hệ thống rửa xe tự động 26

2.1 Đặt vấn đề 26

2.2 CÔNG NGHỆ RỬA XE HIỆN NAY 27

2.2.1.Giới thiệu 27

2.2.2.Các phương pháp rửa xe hiện tại 27

2.3.Hệ thống rửa xe ô tô tự động 29

2.3.1.Ý tưởng xây dựng hệ thống 29

2.3.2 Công nghệ rửa xe tự động 30

2.4.Thiết kế hệ thống điện 50

2.4.1.Lập bảng tính toán thiết bị 50

2.4.2.Thiết kế mạch lực 51

2.4.3.Thiết kế mạch điều khiển 54

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 58

3.1.Kết cấu các chi tiết chính của mô hình 58

3.1.1.Hệ thống băng tải 58

3.1.2.Hệ thống phun nước 59

3.1.3 Hệ thống lau 59

Trang 5

3.1.5 Thiết bị lập trình và tín hiệu điều khiển 61

3.2 Sơ đồ ghép nối phần cứng 62

3.2.1.Cấp nguồn cho CPU 62

3.2.2.Ghép nối tín hiệu vào 63

3.2.3 Ghép nối tín hiệu ra 63

3.3.Xây dựng chương trình điều khiển 64

3.3.1.Bảng phân chia địa chỉ đầu vào ra 64

3.3.2 Giản đồ thời gian và hàm tác động 64

3.3.3.Lập trình 66

3.4.Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển bằng WinCC 72

3.4.1.Giới thiệu về phần mềm WinCC 72

3.4.2.Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển 73

3.5.Lập trình sử dụng phần mềm Simatic Manager 82

3.6.Hướng dẫn sử dụng biến tần MM440 84

3.6.1 Ý nghĩa các chân của biến tần 84

3.6.2 Hướng dẫn cài đặt biến tần 85

Chương 4: Đánh giá kết quả 86

4.1 Đánh giá và nhận xét rút ra từ đồ án 86

4.1.1 Đánh giá 86

4.1.2 Ưu điểm của mô hình 86

4.1.3 Nhược điểm của mô hình 87

Bên cạnh những ưu điểm thì mô hình vẫn còn tồn tại những hạn chế sau: 87

4.1.4 Ứng dụng thực tế của mô hình 87

4.1.5 Hướng phát triển của đề tài 87

Tài liệu tham khảo 88

Trang 6

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ thầyNghiêm Xuân Thước, từ việc hỗ trợ chúng em về các thiết bị trong mô hình, việc tạo điềukiện cho chúng em được thử nghiệm trên phòng thực hành, đến việc hướng dẫn bước khởiđầu cho chúng em trong quá trình tìm hiểu về hệ thống rửa xe Chúng em xin cảm ơn thầyrất nhiều

Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô trong Khoa Điện, các bạn trong lớp đãgiúp đỡ, trao đổi các thiết bị, các kiến thức giúp chúng em hoàn thành đề tài này

Thế nhưng, do kiến thức còn hạn chế và thời gian thực hiện vẫn chưa được hoạch định

rõ ràng, thế nên trong bài đồ án không tránh khỏi thiếu sót Chúng em rất mong được sựcảm thông và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để bài đề tài của chúng em đượchoàn chỉnh hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 3 tháng 5 năm 2014

Trang 7

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại đất nước lĩnh vực khoa học kỹ thuật đóng vaitrò hết sức quan trọng Trong đó lĩnh vực Điện –Tự Động Hóa đã góp phần rất đáng kể từnhững thiết bị dân dụng đến các dây chuyền công nghệ tự động hóa nhằm nâng cao năngsuất giảm bớt lao động chân tay, vốn đã lạc hậu khi đất nước ta đã là thành viên của tổ chứcthương mại thế giới

Lĩnh vực tự động hóa đã đi vào hầu hết các nhà máy xí nghiệp thay thế dần những máymóc lạc hậu, thay thế con người làm việc trong những lĩnh vực nguy hiểm.Đặc biệt hơn nữavới sự phát triển của công nghệ thông tin đã mang đến nhiều lợi ích to lớn và thiết thực hơn.Kết hợp với tự động hóa giúp con người điều khiển và giám sát được các quá trình côngnghệ tham gia trực tiếp điều khiển đối tượng, không những trong phạm vi thu nhỏ mà trên

cả diện rộng Góp phần làm giảm chi phí sản suất, quản lý sản xuất dễ dàng, theo dõi quátrình đơn giản nâng cao năng suất lao động, hiệu quả sản xuất

Với những ứng dụng thiết thực như vậy nên em đã chọn đề tài “Ứng dụng PLC S7300điều khiển hệ thống rửa xe tự động” Đề tài này là cơ hội áp dụng những kiến thức cơ sở từtrong nhà trường vào mô hình thực tế thu nhỏ

Trang 8

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

13 EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Menory

Trang 9

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG ĐỀ TÀI

1 Bảng 1.1 Bảng ý nghĩa đèn báo trên CPU

2 Bảng 1.2 Các thông số của CPU

3 Bảng 2.1 Bảng thống kê thiết bị hệ thống lau xe

4 Bảng 2.2 Bảng thống kê các thiết bị sử dụng trong hệ thống sấy khô

5 Bảng 2.3 Bảng tính chọn các thiết bị điện

6 Bảng 3.1 Bảng địa chỉ đầu vào ra

Trang 10

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỀ TÀI

1 Hình 1.1 Các modul gá trên thanh rack

2 Hình 1.2 Cách bố trí nhiều modul mở rộng

3 Hình 1.3 Cách bố trí modul nguồn

4 Hình 1.4 Cấu tạo thân modul CPU

5 Hình 1.5 Cấu tạo modul IM

6 Hình 1.6 Các thông số của SM 331

7 Hình 1.7 Các thông số của SM 332

8 Hình 1.8 Sơ đồ đấu nối của FM 350-2

9 Hình 2.1 Người lao động bảo dưỡng xe bằng máy móc

10 Hình 2.2 Kích thước xe 5 chỗ

11 Hình 2.3 Kích thước nhà xưởng

12 Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thiết bị trong mặt bằng nhà xưởng

13 Hình 2.5 Sơ đồ bơm nước

14 Hình 2.6 Kích thước 2 chổi lau phía trên

15 Hình 2.7 Sơ đồ cảm biến điều khiển hành trình chổi lau C1,C2

16 Hình 2.8 Cảm biến tiệm cận điện cảm

17 Hình 2.9 Kích thước chổi lau lốp

18 Hình 2.10 Sơ đồ bố trí cảm biến quang Q1,Q2,Q3

19 Hình 2.12 Hành trình chổi lau phía trên

Trang 12

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S7-300

1.1 Tổng quan về bộ điều khiển PLC S7-300

1.1.1 Cấu trúc của PLC S7-300

 PLC S7-300 cấu trúc dạng module gồm các thành phần sau:

- CPU các loại khác nhau: 312IFM, 312C, 313, 313C, 314, 314IFM, 314C, 315,315-2 DP, 316-2 DP, 318-2

- Module tín hiệu SM xuất nhập tín hiệu tương đồng số: SM321, SM322, SM323,SM331, SM332,SM334, SM338, SM374

- Module chức năng FM

- Module truyền thông CP

- Module nguồn PS307 cấp nguồn 24VDC cho các module khác, dòng 2A, 5A,10A

- Module ghép nối IM: IM360, IM361, IM365

 Các module được gắn trên thanh ray như hình dưới, tối đa 8 module SM/FM/CP ởbên phải CPU, tạo thành một rack, kết nối với nhau qua bus connector gắn ở mặt sau củamodule Mỗi module được gán một số slot tính từ trái sang phải, module nguồn là slot 1,module CPU slot 2, module kế mang số 4…

Hình 1.1.Các modul gá trên thanh rack.

 Nếu có nhiều module thì bố trí thành nhiều rack (trừ CPU312IFM và CPU313 chỉ cómột rack), CPU ở rack 0, slot 2, kế đó là module phát IM360, slot 3, có nhiệm vụ kết nốirack 0 với các rack 1, 2, 3, trên mỗi rack này có module kết nối thu IM361, bên phải mỗimodule IM là các module SM/FM/CP Cáp nối hai module IM dài tối đa 10m Các moduleđược đánh số theo slot và dùng làm cơ sở để đặt địa chỉ đầu cho các module ngõ vào ra tínhiệu Đối với CPU 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có thể gán địa chỉ tùy ý cho các module

Trang 13

Hình 1.2.Cách bố trí nhiều modul mở rộng.

 Mỗi địa chỉ tương ứng với một byte Với các module số địa chỉ một ngõ vào hay ra làx.y, x là địa chỉ byte, y có giá trị từ 0 đến 7 Ví dụ module SM321 DI 32 có 32 ngõvào gắn kế CPU slot 4 có địa chỉ là I0.y, I1.y, I2.y, I3.y, I là ký hiệu chỉ ngõ vào số.Module analog có địa chỉ theo word, ví dụ module SM332 AO4 có 4 ngõ ra analoggắn ở slot 5 rack 1 có địa chỉ PQW400, PQW402, PQW404, PQW406, ngõ ra số có

Trang 14

- CPU 312IFM, 312C: 10 ngõ vào số địa chỉ I124.0 …I124.7,I125.0, I125.1; 6 ngõ

Trang 15

STT Kí hiệu Màu Ý nghĩa

3 DC5V Xanh Nguồn 5V bình thường

4 FRCE Vàng Force request tích cực

5 RUN Xanh CPU mode RUN ; LED chớp lúc start-up w 1 Hz; mode

HALT w 0.5 Hz

6 STOP Vàng CPU mode STOP hay HALT hay start-up; LED chớp khi

memory reset request

7 BUSF Đỏ Lỗi phần cứng hay phần mềm ở giao diện PROFIBUS

Bảng 1.1.Bảng ý nghĩa đèn báo trên CPU

Hình 1.4.Cấu tạo thân modul CPU

 Khóa mode có 4 vị trí:

- RUN-P chế độ lập trình và chạy

- RUN chế độ chạy chương trình

- STOP ngừng chạy chương trình

Trang 16

 Thẻ nhớ có thể có dung lượng từ 16KB đến 4MB, chứa chương trình từ PLC chuyểnqua và chuyển chương trình ngược trở lại cho CPU.

 Pin nuôi giúp nuôi chương trình và dữ liệu khi bị mất nguồn (tối đa 1 năm), ngoài racòn nuôi đồng hồ thời gian thực Với loại CPU không có pin nuôi thi cũng có mộtphần vùng nhớ được duy trì

 Thông qua cổng truyền thông MPI (MultiPoint Interface) có thể nối : máy tính lậptrình, màn hình OP (Operator panel), các PLC có cổng MPI (S7-300, M7-300, S7-

400, M7-400, C7-6xx), S7-200, vận tốc truyền đến 187.5kbps (12Mbps với CPU318-2, 10.2 kbps với S7-200) Cổng Profibus –DP nối các thiết bị trên theo mạngProfibus với vận tốc truyền lên đến 12Mbps

1.1.4.Các vùng nhớ của PLC

- Vùng nhớ chương trình (load memory) chứa chương trình người dùng (không

chứa địa chỉ ký hiệu và chú thích) có thể là RAM hay EEPROM trong CPU haytrên thẻ nhớ

- Vùng nhớ làm việc (working memory) là RAM, chứa chương trình do vùng nhớ

chương trình chuyển qua; chỉ các phần chương trình cần thiết mới được chuyểnqua, phần nào không cần ở lại vùng nhớ chương trình , ví dụ block header, datablock

- Vùng nhớ hệ thống (system memory) phục vụ cho chương trình người dùng, bao

gồm timer , counter, vùng nhớ dữ liệu M, bộ nhớ đệm xuất nhập…

 Trên CPU 312IFM và 314 IFM vùng nhớ chương trình là RAM và EEPROM; cácCPU khác có pin nuôi, vùng nhớ chương trình là RAM và thẻ nhớ Khi mất nguồnhay ở chế độ MRES ( reset bộ nhớ) RAM sẽ bị xóa Một số vùng nhớ của RAM( timer, counter, vùng nhớ M, khối dữ liệu ) có thể khai báo là lưu giữ (retentive)bằng phần mềm S7 để chuyển các vùng này sang bộ nhớ lưu giữ (NVRAM nonvolative ) dù không có pin nuôi, kích thước cụ thể tùy loại CPU

Trang 17

Load memory 20 KBRAM

20KBEEPROM

Vận tốc 0.7ms/1000

lệnh nhị phân

0.7ms/1000 lệnh nhị phân

0.3ms/1000 lệnh nhị phân

0.3ms/1000 lệnh nhị phânData Memory 1KB MB0…

MB71PresetMB0…MB15

2KB MB0…

1KB MB0…MB143PresetMB0…MB15

outputs

6 integrated + 128

intergrated

integratedAnalog

outputs

1integratedProcess image

Trang 18

Hình 1.5.Cấu tạo modul IM.

 Module IM360 gắn ở rack 0 kế CPU dùng để ghép nối với module IM361 đặt ở cácrack 1, 2, 3 giúp kết nối các module mở rộng với CPU khi số module lớn hơn tám.Cáp nối giữa hai rack là loại 368

 Trong trường hợp chỉ có hai rack, ta dùng loại IM365

Trang 19

- SM331 AI 2*12 : module chuyển đổi hai kênh vi sai áp hoặc dòng, hoặc một

kênh điện trở 2/3/4 dây, dùng phương pháp tích phân, thời gian chuyển đổi từ5ms đến 100ms, độ phân giải 9, 12, 14 bit + dấu, các tầm đo như sau: 80 mV;

250 mV;  500 mV; 1000 mV;  2.5 V;  5 V;1 5 V;  10 V;  3.2 mA;

 10 mA;  20 mA; 0 20 mA; 4 20 mA Điện trở 150; 300 ; 600  Đonhiệt độ dùng cặp nhiệt E, N, J, K, L, nhiệt kế điện trở Pt 100, Ni 100 Các thông

số mặc định đã được cài sẵn trên module, kết hợp với đặt vị trí của module tầm

đo (bốn vị trí A, B, C, D) nếu không cần thay đổi thì có thể sử dụng ngay

Trang 21

Hình 1.6.Các thông số của SM331 2*12 bit

- SM331, AI 8*12bit , 8 kênh vi sai chia làm hai nhóm, độ phân giải 9 (12,14 ) bit

+ dấu

- SM331, AI 8*16bit , 8 kênh vi sai chia làm 2 nhóm , độ phân giải 15 bit + dấu 1.1.5.5.Module Analog Out

 Cung cấp áp hay dòng phụ thuộc số nhị phân phụ hai

- SM332 AO 4*12 bit: 4 ngõ ra dòng hay áp độ phân giải 12 bit, thời gian chuyển

đổi 0.8 ms

- SM332 AO 2*12 bit

- SM332 AO 4*16 bit

- SM332 AO 8*12 bit

Trang 22

Hình 1.7.Các thông số của SM332 8*12 bit

1.1.5.6.Module Analog In/Out

Trang 23

1.2.Kỹ thuật lập trình

 Chương trình người dùng thường được chia nhỏ thành từng khối theo kiểu chươngtrình cấu trúc, giúp cho việc lập trình và sửa lỗi thuận tiện Có nhiều loại khối logic:

- Khối tổ chức OB (Organization blocks)

- Khối hàm hệ thống SFB (System function blocks) và hàm hệ thống SFC (Systemfunction( tích hợp trong PLC)

- Khối hàm FB ( Function Blocks) trong thư viện hay người dùng tự viết

- Khối hàm FC ( Functions) trong thư viện hay người dùng tự viết

- Khối hàm dữ liệu Instance (Instance Data Blocks) liên kết với FB/SFB

- Khối dữ liệu chia sẻ (Shared Data Blocks)

1.2.1.Kỹ thuật lập trình tuyến tính

 Kỹ thuật lập trình tuyến tính là phương pháp lập trình mà toàn bộ chương trình ứngdụng sẽ chỉ nằm trong một khối OB1 Kỹ thuật này có ưu điểm là gọn, rất phù hợpvới những bài toán điều khiển đơn giản, ít nhiệm vụ

 Do toàn bộ chương trình điều khiển chỉ nằm trong khối OB1 sẽ gần như là đượcthường trực trong vùng nhớ Work memory, trừ trường hợp khi hệ thống phải xử lýcác tín hiệu báo ngắt Ngoài khối OB1, trong vùng Work memory còn có miền nhớđịa phương (local block) cấp phát cho OB1 và những khối DB được OB1 sử dụng

Chuyển OB1 từ Load memory vào Work memory và cấp phát

memory

Instance DB

Share DB

Thực hiện OB1 trong Work memory

Hệ điều

hành

Xóa OB1 và giải phóng local block trong Work memory

Trang 24

1.2.2.Lập trình có cấu trúc

 Lập trình có cấu trúc (structure programming) là kỹ thuật cài đặt thuật toán điềukhiển bằng các chia nhỏ thành các khối chương trình FC hay FB với mỗi khối thựchiện một nhiệm vụ cụ thể của bài toán điều khiển chung và toàn bộ các khối chươngtrình này lại được quản lý một cách thống nhất bởi khối OB1 Trong OB1 có các lệnhgọi những khối chương trình con theo thứ tự phù hợp với bài toán điều khiển đặt ra

 Hoàn toàn tương tự, một nhiệm vụ điều khiển con có thể còn được chia nhỏ thànhnhiều nhiệm vụ nhỏ và cụ thể hơn nữa, do đó một khối chương trình con cũng có thểđược gọi từ một khối chương trình con khác Duy có điều cấm kỵ ta cần phải tránh làkhông bao giờ một khối chương trình con lại gọi đến chính nó Ngoài ra, do có sựhạn chế về ngăn xếp của các module CPU nên không được tổ chức chương trình congọi lồng nhau quá số lần mà module CPU được sử dụng cho phép

 Giữa khối mẹ và khối con có sự liên kết qua việc trao đổi các giá trị Khi gọi khốicon, khối mẹ cần cho những sơ kiện thông qua các tham trị đầu vào để khối con thựchiện nhiệm vụ Sau khi thực hiện xong nhiệm vụ, khối con phải trả lại cho khối mẹkết quả bằng những tham trị đầu ra Hệ điều hành của CPU tổ chức việc truyền thamtrị thông qua local block của từng khối con

Chuyển FC10 vào Work memory, cấp phát local block và gán tham

trị từ OB1

FC10 OB1

Call FC10

Trả tham trị về OB1 Xóa FC10

và local block trong Work

memory

Trang 25

 Như vậy, khi thực hiện lệnh gọi một khối con, hệ điều hành sẽ:

- Chuyển khối con được gọi từ vùng Load memory vào vùng Work memory

- Cấp phát cho khối con một phần bộ nhớ trong Work memory để làm local block.Cấu trúc local block được quy định khi soạn thảo các khối

- Truyền các tham trị từ khối mẹ cho biến hình thức IN, IN-OUT của local block

- Sau khi khối con thực hiện xong nhiệm vụ và ghi kết quả dưới dạng tham trị đầu

ra cho biến OUT, IN-OUT của local block, hệ điều hành sẽ chuyển các tham trịnày cho khối mẹ và giải phóng khối con cùng local block ra khỏi vùng Workmemory

Trang 26

Chương II: Nghiên cứu hệ thống rửa xe tự động

2.1 Đặt vấn đề

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kĩ thuật, kĩ thuật điện tử màtrong đó điểu khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kĩthuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, công nghệ thông tin…do đó chúng ta phải nắm bắt

và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹthuật thế giới nói chung và sự phát triển kỹ thuật điểu khiển tự động nói riêng Xuất phát từđợt đi thực tập tại nhà máy sản xuất ô tô, các khu công nghiệp và đi thực tế tại các trung tâmbảo dưỡng xe hơi, chúng em đã thấy được dịch vụ rửa xe tại Việt Nam đang rất phát triểnkhi số lượng xe hơi Việt Nam đang ngày càng tăng Tuy nhiên, quá trình rửa xe vẫn chưađược tự động hóa hoàn toàn để giảm bớt thời gian, nhân công, cũng như là nâng cao chấtlượng của dịch vụ.Ở Việt Nam thì cơ sở hạ tầng phục vụ cho giao thông chưa được hoànthiện nên vào mùa mưa thì các trạm rửa xe từ tự động đến thô sơ đều quá tải và chất lượngdịch vụ cũng không được đảm bảo Hình ảnh hàng xe xếp hàng để chờ rửa xe tại Hà Nộivào mùa mưa không phải là hiếm Tại Hà Nội chỉ có khoảng 5-6 trạm rửa xe tự động nhưngcác trạm rửa xe này cũng chỉ tự động hóa được 1-2 khâu trong quá trình rửa xe Hầu hết, cáctrạm rửa xe tự động này đều là nhập từ nước ngoài nên không phù hợp với nhu cầu rửa xehơi tại Việt Nam, các chỉ số về kĩ thuật cũng như chất lượng Từ những điều đã được nhìntrong thực tế cuộc sống và những kiến thức đã học ở trường, chúng em đã hình thành ýtưởng xây dựng một hệ thống rửa xe tự động hoàn toàn để tiết kiệm được thời gian, chi phí,nhân công lao động và nâng cao được chất lượng dịch vụ rửa xe Trong quá trình thực hiện

ý tưởng của mình, chúng em đã xây dựng một mô hình hệ thống rửa xe tự động rất gần gũivới thực tế, mô phỏng chính xác các quá trình rửa xe hơi Mô hình rửa xe tự động này đãgiải quyết được các yêu cầu về giảm chi phí, thời gian cũng như là nâng cao chất lượng củadịch vụ rửa xe Chúng em hi vọng rằng mô hình này có thể được áp dụng trong thực tế đểđáp ứng được nhu cầu rửa xe ở nước ta góp phần làm nâng cao chất lượng dịch vụ cuộcsống và sự phát triển của lĩnh vực điểu khiển tự động hóa tại Việt Nam

Trang 27

2.2 CÔNG NGHỆ RỬA XE HIỆN NAY

2.2.1.Giới thiệu

 Trong cuộc sống hiện tại thì nhu cầu sử dụng những dịch vụ nhanh nhất, tiện lợi nhấtcủa con người ngày càng tăng lên.Tại Việt Nam một đất nước có số lượng ô tô khálớn:110520 năm 2013(báo cáo của Hiệp hội ô tô Việt Nam -VAMA ) và theo dự tínhcủa VAMA thì lượng xe sẽ tiêu thụ trong năm 2014 sẽ tăng 9% với 120.000 chiếc

 Với hệ thống đường giao thông còn chưa hoàn thiện ở Việt Nam thì xe ô tô tham giagiao thông bị bụi bẩn là không thể tránh khỏi khiến nhu cầu rửa xe ở nước ta ngàycàng tăng Đặc biệt với khi hậu nước ta có mùa mưa và mùa khô trong nhiều thángthì nhu cầu rửa xe trong thời gian này là thực sự cần thiết

 Ở các nước phát triển thì dịch vụ “ rửa xe ô tô” là một dịch vụ không thể thiếu Còn ởcác nước đang phát triển như nước ta thì nó chưa hề phát triển.Nhưng đất nước tađang trên đà hội nhập và phát triển trong một tương lai không xa nó sẽ trở thành mộtdịch vụ không thể thiếu

Công nghệ rửa xe ô tô có thể được chia làm 4 giai đoạn như sau:

- Phun nước áp suất cao để loại bỏ bớt bụi và đất bám.( để tránh xe bị sước khi lau)

- Phun bọt và chất tẩy

- Lau xe bằng hệ thống chổi lau

- Hệ thống sấy khô

2.2.2.Các phương pháp rửa xe hiện tại.

Ở Việt Nam hiện tại có 3 phương pháp rửa xe chủ yếu đó là thủ công, tự động và bán

tự động

Trang 28

Ở Việt Nam thì dịch vụ rửa xe bằng phương pháp thủ công chiếm tỷ lệ đa số Phươngpháp này tồn tại rất nhiều nhược điểm:

- Giá cả khá cao: 50.000đ/1 xe

- Tốn sức lao động,mất nhiều thời gian chờ đợi

- Chất lượng phụ thuộc vào nhân viên rửa xe

- Các vấn đề khác như môi trường… chưa được giải quyết

Hình 2.1a Hình 2.1b

Hình 2.1 Người lao động bảo dưỡng xe bằng máy móc

Các phương pháp rửa xe tại

Việt Nam

Thủ Công

Vốn đầu tư thấp, máy

móc đơn giản cần

nhiều nhiều nhân

công Nhưng năng

Bán tự động

Vốn đầu tư tương đối cao, tiết kiệm thời gian, con người nhưng chưa tuyệt đối Năng suất tương đối cao Hệ thống này chiếm tỷ lệ nhỏ

Trang 29

2.3.Hệ thống rửa xe ô tô tự động.

2.3.1.Ý tưởng xây dựng hệ thống.

Trạm rửa xe tự động giải quyết vấn đề dịch vụ rửa xe tại Việt Nam Hệ thống ra đời sẽ giải quyết được các yêu cầu sau:

- Thời gian rửa xe

- Chất lượng dịch vụ rửa xe

- Chi phí rửa xe

- Các vấn đề về môi trường như xử lý nước thải,…

Tại Việt Nam thì ô tô loại nhỏ từ 5-7 chỗ chiếm tỷ lệ rất lớn Tính đến năm 2013 thì doanh số xe hơi đã gấp xấp xỉ 3 lần xe tải Loại xe có kích thước rộng và cao dưới 2m chiếm

Trang 30

2.3.2 Công nghệ rửa xe tự động

Dựa trên các giai đoạn rửa xe có thể chia hệ thống rửa xe thành 4 phần nhỏ:

- Hệ thống nước(phun nước, chất tẩy, có thể là xử lý nước)

- Hệ thống chổi lau

- Hệ thống sấy khô

- Hệ thống băng tải di chuyển xe

2.3.2.1 Thiết kế kích thước nhà xưởng.

Dựa vào kích thước của xe5 chỗ ta có thể thiết kế nhà xưởng như hình vẽ:

Hình 2.3 Kích thước nhà xưởng

2.3.2.2 Hệ thống phun nước.

Hình 2.4.Sơ đồ bố trí thiết bị trong mặt bằng nhà xưởng

Trang 31

- Cảm biến quang được đặt cách mặt đất: 20 cm

- Bơm cao áp và bơm nước thường được đặt trong tủ điện 2 bên

- 8 Béc phun nước hai bên được đặt cách mặt đất 0,8m Béc phun nước dưới gầm

xe được đặt sát với mặt đất Ngoài ra còn 4 béc phía trên nóc xe được gắn sát với trần của xưởng

Nguyên lý hoạt động:Khi 2 cảm biến đã bắt báo xe vào xưởng bơm nước thì 4 bơm

bắt đầu bơm nước rửa xe Ba bơm cao áp sẽ có tác dụng rửa sạch phần phía dưới và 2 bên xe(phần bám nhiều bẩn nhất) Sau một khoảng thời gian thì ta sẽ dùng van điện từ để khóa

bể nước và chuyển sang chế độ phun chất tẩy rửa Sau đó một khoảng thời gian thì xe chuyển sang giai đoạn khác

Hình 2.5.Sơ đồ bơm nước

Trang 32

 Tính chọn các thiết bị cho hệ thống bơm nước.

Tính toán đường kính đường ống nhỏ từ điểm cút tới 3 đầu phun.

Dựa vào công thức:

Trang 33

 Tính chọn công suất động cơ bơm nước.

Công suất điện của động cơ :

Pbơm=

P a.10−3.Q η

Trong đó:

- Pbơm: Công suất điện của động cơ.(W)

- Pa: Áp suất đường ống.(Pa)

- Q: Lưu lượng nước đường ống.(l/s)

- η: Hiệu suất sử dụng của động cơ (η= 0,65÷0,9)

Đổi Pa=130 bar=130.105 (Pa)

→ Pbơm =130.105.10-3

0,25

0,9 = 3611(W) = 3,6 (kW)

Để chọn động cơ thực tế ta nhân với hệ số dự trữ 1,4

Do đó công suất của động cơ bơm nước là: Pbom tt =3,6.1,4≈ 5kW

- Hai chổi lau phía trước C1,C2 xe làm bằng loại mút không thấm nước.

- Hai chổi lau lốp L1,L2 hai bên được làm bằng sợi nhựa cứng.

- Một chổi lau phía trên T1 được làm bằng loại mút không thấm nước như 2 chổi

lau C1 và C2

- Hai chổi lau phía trước C1,C2 xe làm bằng loại mút không thấm nước

Trang 34

Hình 2.6.Kích thước 2 chổi lau phía trên

 Hai chổi lau sẽ được điểu khiển vào ra bởi 2 động cơ di chuyển từ vị trí 1 vào vị trí

2 gặp biến thì sẽ quay trở về vị trí 1

Hình 2.7 Sơ đồ cảm biến điều khiển hành trình chổi lau C1,C2

Trang 35

 Cảm biến sẽ sử dụng để điểu khiển chổi lau là cảm biến tiệm cận điện cảm.

Hình2.8 Cảm biến tiệm cận điện cảm

 Hai chổi lau lốp L1,L2 hai bên được làm bằng sợi nhựa cứng

Hình2.9 Kích thước chổi lau lốp

 Để điều khiển chổi lai lốp chúng ta sẽ sử dụng hệ thống cảm biến quang Q1,

Q2, Q3(cảm biến bắt lốp)

Hình 2.10.Sơ đồ bố trí cảm biến quang Q1,Q2,Q3

Trang 36

xe Ba cảm biến sẽ xác định đúng vị trí lốp.Khi xe cảm biến bắt được lốp thì 2 động

cơ sẽ đẩy chổi lau lốp ra và thực hiện quá trình rửa lốp xe

Hình 2.11 Kích thước chổi lau phía trên T1

 Chổi lau T1 được đặt phía trên cao, khi xe đi vào nó sẽ được hạ xuống và lau phầnmui xe, nóc xe, mui sau xe Để tránh cho chổi lau hạ xuống không bị va đập vào xe

ta sẽ dùng một cảm biến quang để xác định vị trí của chổi lau so với thân xe Ta sửdụng một động cơ để nâng hạ chổi lau

Trang 37

 Ban đầu xe di chuyển vào chổi lau xe Nếu cảm biến quang gặp phần thân xethìđộng cơ sẽ nâng chổi lau lên đến khi không gặp nữa thì dừng lại Hành trình cứ tiếptục cho đến khi cảm biến lốp bắt được lốp sau của xe thì thay đổi như sau: Nếu cảmbiến không gặp thân xe thì động cơ sẽ hạ xuống cho đến khi gặp thì dừng lại

Ngoài ra hệ thống còn sử dụng

- 3 cảm biến tiệm cận A1, A2, A3

- 3 cảm biến quang Q1, Q2, Q3

- 2 động cơ điều khiển chổi lau lốp

- 1 động cơ điều khiển chổi lau T1

- 2 động cơ chổi lau C1, C2

- 2 động cơ chổi lau lốp L1,L2

- 1 động cơ điều khiển chổi lau T1

- 1 động cơ điều khiển hành trình của 2 chổi lau C1, C2

- 3 động cơ bơm nước từ phía trên xuống và 2 bên trong quá trình lau

Thuyết minh hoạt động của hệ thống.

Quá trình hoạt động của hệ thống lau xe sẽ chia làm 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Xe tiến vào vị trí cảm biến quang Q1 bắt 2 chổi lau C1, C2 vừa quay

quanh trục vừa di chuyển vào giữa tiến gần đến cảm biến tiệm cận A1 thực hiệnquá trình lau phía trước xe Đồng thời 2 động cơ đẩy ra 2 chổi lau L1, L2 quaythực hiện quá trình lau 2 lốp phía trước Lúc đó chổi lau T1 quay và được động cơ

hạ xuống lau phần mui xe

- Giai đoạn 2: Hai chổi lau C1, C2 di chuyển vào giữa gặp cảm biến A1 thì di

chuyển ngược trở lại và gặp cảm biến tiệm cận A2 thì dừng lại và quay tại chỗ Lúcnày thì 2 động cơ điều khiển chổi lau lốp L1, L2 thu lại, động cơ điều khiển chổilau phía trên T1 cũng thu lại nâng chổi lau T1 lên

- Giai đoạn 3: Khi chổi lau T1 được nâng lên gặp cảm biến tiệm cận A3 thì lúc này

xe mới tiếp tục di chuyển Trong khi xe di chuyển thì 2 chổi lau 2 bên quay và làm

Trang 38

và lau 2 lốp phía sau Chổi lau phía trên T1 được hạ xuống và làm sạch phần phíađuôi sau xe

- Giai đoạn 4: Sau một khoảng thời gian thì chổi lau lốp L1, L2 trở về vị trí, chổi lau

T1 được nâng lên chạm cảm biến tiệm cận A3 thì xe tiếp tục đi Các chổi lau L1,L2, T1 ngừng hoạt động Khi xe gặp cảm biến quang Q3 thì dừng lại 2 chổi lau C1,C2 di chuyển vào giữa và thực hiện quá trình lau phần phía sau xe đến khi gặp cảmbiến tiệm cận A1 thì di chuyển ngược lại và gặp A1 thì dừng lại Ngắt tất cả cácthiết bị trong quá trình lau Xe tiếp tục di chuyển

Trong quá trình lau luôn có hai bơm cung cấp nước cho quá trình lau

Bảng2.1 Bảng thống kê thiết bị hệ thống lau xe

 Tính toán công suất các động cơ

- Động cơ quay chổi lau 2 bên.

Khối lượng của chổi lau 2 bên: m=10 kg;

Ta có mômen xoắn trục động cơ là: M=

P

Trong đó:

P: Công suất của động cơ

ω: tốc độ quay định mức của động cơ

Bán kính chổi lau là 0,3m; tốc độ của động cơ v=955 vòng/phút

Để chổi quay được thì M > Mc (do trọng lực)

Do đó ta có mômen xoắn trục động cơ

Trang 39

Vậy công suất của động cơ là:

P=M ω=30

955

9,55 =3(kW)

- Động cơ quay chổi lau trên.

Thông số của chổi lau trên: bán kính R=0.4m; chiều dài l=1,6m; khối lượng m=10 kg

P

Trong đó:

Tốc độ của động cơ v=955 vòng/phút

Để chổi quay được thì M > Mc (do trọng lực)

Do đó ta có mômen xoắn trục động cơ

M=F.d=P.d=mg.d=10.10.0.4=40(N.m)Vậy công suất của động cơ là: P=M ω=30

955

9,55 =4(kW)

- Động cơ lau lốp.

Thông số của chổi lau trên: bán kính R=0,225m; chiều dài l=0,3m; khối lượng m=5 kg

P ω

Trong đó:

Tốc độ của động cơ v=955 vòng/phút

Trang 40

M=F.d=P.d=mg.d=5.10.0.225=11,25(N.m)Vậy công suất của động cơ là

P=M ω=11,25

955

9,55 =1,125(kW)

- Động cơ di chuyển chổi lau trên lên xuống.

Ở đây do xe cao khoảng 1,7m, ta đặt chổi lau ở vi trí ban đầu cao 0.7m; động cơ sẽ phải kéo tải 1 đoạn dài nhất khoảng 1m

Khi đó công toàn phần của động cơ được tính theo công thức:

P =mgh=10.10.1=100(J)Xác định thời gian kéo theo yêu cầu 10s

10

0,8 0 , 85=14 7 W

- Động cơ di chuyển chổi lau hai bên.

Động cơ lau 2 bên sẽ di chuyển chổi 1 đoạn 0,2m

Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu:

F1 = L.σ.k1.g.cosβ = L’ σ.k1.g Với β = 0(băng tải nằm ngang)

 F = 0,2 50 10 0,05 = 5 (N)Với L = 15.2 (m); σ = 50 (g) ; g =10

Vì thành phần pháp tuyến Fn tạo ra lực cản ma sát trong các ổ đỡ và ma sát giữa băng tải

và con lăn

Trong đó: β là góc nghiêng của băng tải

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	4,99 MB