ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH XOAY VÒNG KIỂU ĐỨNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HĨA CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hà nội, 6-2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HĨA CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE THƠNG MINH XOAY VỊNG KIỂU ĐỨNG Trưởng mơn : PGS.TS Tạ Cao Minh Giáo viên hướng dẫn : THS Phan Thị Huyền Châu Sinh viên thực : Nguyễn Văn Cảnh Lớp : KTĐK& TĐH6 - K59 MSSV : 20140401 Giáo viên duyệt : Hà nội, 6-2019 Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Tên đề tài em tự thiết kế hướng dẫn cô giáo THS Phan Thị Huyền Châu Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hồn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày 29 tháng năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Văn Cảnh Mục lục MỤC LỤC Contents DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các lọai hình bãi đỗ xe tự động 1.2.1 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang máy 1.2.2 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu xếp hình 1.2.3 Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng kiểu đứng 1.2.4 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu Cycle Parking 1.2.5 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang nâng di chuyển 1.2.6 Hệ thống đỗ xe tự động kiểu xoay vòng trục đứng 1.3 Ưu điểm hệ thống bãi đỗ xe tự động 1.4 Nhược điểm hệ thống bãi đỗ xe tự động Chương 2: 10 THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO MƠ HÌNH HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE XOAY VÒNG KIỂU ĐỨNG 10 2.1 Cấu tạo mơ hình hệ thống bãi đỗ xe tự động xoay vòng kiểu đứng 10 2.2 Đặc tính phụ tải hệ thống bãi đỗ xe tự động xoay vòng kiểu đứng 11 2.2.1 Phụ tải có tính chất 11 2.2.2 Hệ thống làm việc chế độ ngắn hạn 13 2.2.3 Sự thay đổi chế độ làm việc động 13 2.3 Tính chọn động 13 CHƯƠNG 3: 18 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 18 3.1 Thiết kế lắp đặt vị trí cảm biến hệ thống 18 Mục lục 3.1.1 Phương án sử dụng cảm biến màu 18 3.2.2 Phương án sử dụng cảm biến tiệm cận 22 CHƯƠNG 4: 29 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG 29 4.1 Sơ đồ điều khiển 29 4.2 Khối đầu vào 29 4.2.1 Hộp quét thẻ RFID 29 4.2.2 Thuật toán xử lý phần quét thẻ RFID 31 4.3 Khối xử lý PLC 33 4.3.1 Giới thiệu PLC 33 4.3.2 Liệt kê biến vào, 35 4.3.2 Chương trình xử lý PLC 36 4.4 Giám sát điều khiển HMI Mitsubishi 38 4.4.1 Giới thiệu phần mềm lập trình HMI 38 4.4.2 Cấu hình GT Designer 38 4.4.3 Các module chức GT Designer 39 4.4.4 Kết nối giao diện GT Designer với PLC 40 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 PHỤ LỤC 47 Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Tình trạng dừng đỗ xe vỉa hè lòng đường Hình Mơ hình đỗ xe tự động kiểu thang máy Hình Mơ hình hệ thống đỗ xe tự động dạng xếp hình Hình Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng kiểu đứng Hình Hệ thống đỗ xe tự động kiểu Cycle Parking Hình Hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang nâng di chuyển Hình Hệ thống đỗ xe tự động kiểu xoay vòng trục đứng Hình2 Hình ảnh bãi đỗ xe tự động xoay vòng kiểu đứng 10 Hình2 Đồ thị biểu diễn nâng hạ tải đầy tải bên trái không tải bên phải 12 Hình2 Đồ thị đặc tính động 12 Hình2 Các chế độ làm việc động 13 Hình Cảm biến màu SICK CS8 18 Hình Vị trí gắn cảm biến màu 19 Hình 3 Hình ảnh cảm biến tiệm cận 22 Hình Vị trí đặt cảm biến để xác định số Pallet 23 Hình Pallet số không gán thêm miếng kim loại 24 Hình Pallet số sau gắn thêm miếng kim loại 24 Hình Pallet số sau gắn thêm miếng kim loại 25 Hình Pallet số sau gắn thêm miếng kim loại 25 Hình Pallet số sau gắn thêm miếng kim loại 26 Hình 10 Pallet số sau gắn thêm miếng kim loại 26 Hình 11 Pallet số sau gắn thêm miếng kim loại 27 Hình 12 Pallet số sau gắn thêm miếng kim loại 27 Hình 13 Vị trí lắp đặt cảm biến số 28 Danh mục hình vẽ Hình Sơ đồ khối điều khiển 29 Hình Hình ảnh hộp quét thẻ RFID 30 Hình Sơ đồ đấu dây hộp quét thẻ RFID 31 Hình 4 Cấu trúc điều khiển PLC 34 Hình Giao diện làm việc GT Designer 39 Hình Giao diện giám sát hệ thống hình 41 Hình Giao diện giám sát trạng thái Pallet 42 Hình Màn hình giao diện điều khiển động thuận, ngược 43 Danh mục bảng số liệu DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng2 Thông số số hãng xe Error! Bookmark not defined Bảng2 Thông số động kiểu MTH 411-6 Error! Bookmark not defined Bảng Bảng địa biến đầu vào Error! Bookmark not defined Bảng Bảng địa biến đầu Error! Bookmark not defined Lời mở đầu LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần với phát triển kinh tế xã hội Việt Nam, lượng phương tiện giao thông tăng cách nhanh chóng Phương tiện cá nhân tăng lên, đòi hỏi diện tích đất dành cho bãi đỗ xe phải tăng theo Tuy nhiên, thành phố lớn Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Cần Thơ việc đáp ứng yêu cầu quỹ đất ngày tỏ không khả thi giá trị đất tăng nhanh,và nhu cầu đất cho mục đích quan trọng khác thiếu Hiện khu vực trung tâm thành phố lớn, số ô tô phần lớn dừng đỗ vỉa hè, lòng đường gây cản trở giao thông Để giải vấn đề theo xu phát triển giới, bãi xe tự động với nhiều loại hình khác đời Với hệ thống đỗ xe tự động đưa vào sử dụng mang lại nhiều lợi ích cho xã hội, giảm thiểu vấn đề cản trờ giao thông, cảnh quan thành phố đặc biệt tiết kiệm thời gian cho người sử dụng ô tô Trong đồ án này, em cô giáo THS Phan Thị Huyền Châu giao nhiệm vụ “ Thiết kế điều khiển hệ thống mơ hình bãi đỗ xe tự động xoay vòng kiểu đứng” Do khả kiến thức hạn chế nên q trình làm đồ án khơng thể tránh khỏi sai xót Em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy, cô giáo Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình, dạy giáo hướng dẫn THS Phan Thị Huyền Châu , thầy cô mơn Tự động hố bạn đồng nghiệp giúp đỡ em nhiều trình làm đồ án tốt nghiêp Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 29 tháng năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Văn Cảnh Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài Chương Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống Trình bày hoạt động: Mỗi thẻ từ có mã code xác định khác gắn với pallet cố định hệ thống bãi gửi xe Trong quy trình gửi xe, thẻ từ quét hai lần Lần thứ lúc xe gửi vào, người quản lý lấy thẻ từ lại quét thẻ, sau giao thẻ cho người gửi xe Khi thẻ quét lần 1, thông tin việc gửi xe đươc lưu lại ( thông tin gồm có : ngày gửi xe, ví trí pallet xe gửi ) đồng thời xuất tín hiệu đầu vào cho khối điều khiển (PLC) để khởi động động đưa vị trí pallet ứng với thẻ vừa quét vị trí sẵn sàng Khi lấy xe, người chủ xe quét thẻ lần 2, hộp quét thẻ xử lý đối chiếu với thông tin lưu trước ( lần quét thẻ lúc gửi) để tính tốn đưa số tiền phí gửi xe, hiển thị lên hình LCD Ngồi , sau lần quét thẻ, LCD hiển thị trạng thái pallet để người quản lý biết pallet trống hay có xe gửi 4.3 Khối xử lý PLC 4.3.1 Giới thiệu PLC Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control) viết tắt PLC, loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình thay cho việc phải thể thuật tốn Để thực chương trình điều khiển, PLC phải có tính máy tính, nghĩa phải có vi xử lý (CPU), hệ điều hành, nhớ để lưu chương trình điều khiển, liệu cổng vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển để trao đổi thông tin với mơi trường xung quanh Bên cạnh nhằm phục vụ tốn điều khiển số PLC phải có thêm khối chức đặc biệt như: Bộ đếm (Counter) thời gian (Timer) khối hàng chuyên dụng 33 Chương Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống Hình 4 Cấu trúc điều khiển PLC Ưu điểm PLC: - Logic trình điều khiển thực chương trình dây nối - Độ bền dẻo cao - Nhờ có Module thiết kế chuẩn hóa mà người dùng có khả giải gần hết q trình có điều khiển tự động cách đơn giản thuận tiện - Tốc độ xử lý PLC cao - Tiêu tốn lượng - Dễ dàng sử dụng dễ dàng ghép nối - Việc lập trình tương đối đơn giản nhờ trợ giúp hệ lập trình PG (Programer) khối chức cứng máy PG - Dễ dàng thiết lập trao đổi thông tin với PLC khác máy tính PC thơng qua mạng LAN - Dễ dàng khởi động - Sử dụng PLC hệ thống điều khiển phức tạp cho ta hiệu kinh tế cao hơn, giá thành hạ hẳn so với phương pháp dùng dây nối cứng dùng mạch điện tử rời rạc 34 Chương Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống 4.3.2 Liệt kê biến vào, Bảng Bảng địa biến đầu vào STT Tên Địa Relay_1 X000 Gọi pallet số Relay_2 X001 Gọi pallet số Relay_3 X002 Gọi pallet số Relay_4 X003 Gọi pallet số Realy_5 X004 Gọi pallet số Relay_6 X005 Gọi pallet số Relay_7 X006 Gọi pallet số Relay_8 X007 Gọi pallet số CB_Pallet X014 Cảm biến phát Pallet vị trí Chú giải lấy,gửi 10 cảm biến X010,X011, X012 cảm biến xác định số Pallet Bảng Bảng địa biến đầu STT Tên Địa positive M0.0 Động quay thuận nagative M0.1 Động quay ngược Chú giải Sau liệt kê đầu vào, đầu chương trình nên việc lựa chọn PLC MITSUBISHI FX3U hợp lý, phù hợp với việc lập trình thiết kế cho hệ thống Các tính FX3U: - Là PLC dạng nhỏ gọn thành cơng hãng Mitsubishi Electric - Có tính đặc biệt hệ thống “adapter bus” bổ xung cho hệ thống bus hữu ích cho việc mở rộng thêm tính đặc biệt khối truyền thơng mạng 35 Chương Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống - Tốc độ xử lý cực mạnh mẽ, thời gian 0.065µs lệnh đơn logic - Cho phép mở rộng truyền thông qua cổng USB, hỗ trợ cổng Ethernet Cổng lập trình RS-422 mini DIN 4.3.2 Chương trình xử lý PLC 36 Chương Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống Bắt đầu Nhận tín hiệu đầu vào từ thẻ quẹt RFID qua relay tương ứng Số pallet cần gọi Số pallet Lớn nhỏ Lớn nhỏ Lớn nhỏ -4 Động quay thuận Lớn nhỏ -1 Động quay ngược Số Pallet cần gọi = Số pallet Dừng động 37 Chương Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống 4.4 Giám sát điều khiển HMI Mitsubishi 4.4.1 Giới thiệu phần mềm lập trình HMI GT Designer phần mềm hỗ trợ lập trình HMI với dòng HMI Mitsubishi ngồi việc Download chương trình xuống cho hình GT Designer hỗ trợ cho việc mơ máy trính thơng qua phần mềm hỗ trợ simulator để người dùng dẽ dàng việc tiếp cận toán thực tế 4.4.2 Cấu hình GT Designer Thơng thường ta có ba lựa chọn cấu hình thiết kế WinCC: • Single-User Project: Đây thiết kế trạm vận hành đơn Việc tạo cấu hình, kết nối với bus trình lưu trữ liệu project thực • Multi-User Project: Cho phép cấu hình nhiều Client vào sever, tất làm việc chung project Tối đa 16 client truy cập vào sever Có thể đặt cấu hình sever vài client Dữ liệu project lưu giữ sever cung cấp cho client, client thực vận hành hệ thống • Multi-Client Project: Đây loại project mà client truy cập vào nhiều sever Trong đây, em làm theo cấu hình “Single-User Project” Sau tạo dự án ta có giao diện hình sau: 38 Chương Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống Hình Giao diện làm việc GT Designer 4.4.3 Các module chức GT Designer Bằng cách xây dựng dự án soạn thảo hiển thị cửa sổ GT Designer 3, soạn thảo gọi Subsystem Sau Subsystem quan trọng của GT Designer 3: • Thiết kế đồ họa (Graphic Designer): Hiển thị liên kết hình ảnh q trình • Ấn Action (Graphic Script): Tạo thuộc tính động project cho yêu cầu riêng • Hệ thống cảnh báo (Alarm Logging): đưa thơng báo, cảnh báo • Lưu trữ giá trị đo trình (Tag Logging): Lập báo cáo tình trạng hệ thống • User Adminstratin soạn thảo sử dụng để đăng ký quyền điều hành User Administrator • The Report System: soạn thảo dùng để tạo lớp báo cáo Report Designer 39 Chương Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống 4.4.4 Kết nối giao diện GT Designer với PLC a Mục đích kết nối Để nhằm mục đích điều khiển giám sát hệ thống cách hiệu quả, nên ta chọn giải pháp thiết lập giao diện người máy Phần giao diện viết phần mềm chuyên dụng GT Designer Mitsubishi Với phần mềm giao diện cho phép ta thiết kế giao diện từ đơn giản đến phức tạp giao diện lập sau kết nối với PLC cho phép ta điều khiển giám sát tồn tình trạng hoạt động hệ thống Giúp người điều khiển quản lý tốt hệ thống từ đặt thông số hoạt động theo dõi xử lý kịp thời cố xảy người điều khiển ngồi phòng điều kiện hoạt động cho hệ thống cách xác Bởi thống tin trạng thái hoạt động lưu trữ đưa cho người điều khiển biết thông qua cảnh báo lỗi xuất xảy b Phương thức kết nối Tạo tag cho đối tượng: Sau xây dựng khối, hình, giao diện cho hệ thống cơng việc tiếp gắn tag cho đối tượng giao diện Công việc quan giúp ta thị đối tượng mong muốn chạy chương trình Tùy thuộc vào mục địch ghép nối mà ta truy cập địa vào, hay biến nhớ Nói chung, cách truy cập đảm bảo cho trình kết nối giao diện GT Designer với PLC 4.4.5 Giao diện giám sát hệ thống Màn hình chính: thể ngày giờ, Pallet vị trí thấp ( vị trí dừng, đỗ xe vào ra), Pallet gọi 40 Chương Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống Hình Giao diện giám sát hệ thống hình Từ hình chính, chạm vào nút hình tới hình quản lý vị trí bãi đỗ xe, qua giao diện người dùng biết Pallet có xe hay trống 41 Chương Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống Hình Giao diện giám sát trạng thái Pallet Từ hình chính, chạm nút hình chính, tới hình điều khiển, qua giao diện người quản lý điểu khiển động hoạt động thuận, ngược 42 Chương Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống Hình Màn hình giao diện điều khiển động thuận, ngược 43 KẾT LUẬN 44 KẾT LUẬN KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu, tìm hiểu bảo tận tình giáo THS Phan Thị Huyền Châu Em hồn thành đồ án với nhiệm vụ: - Tìm hiểu loại hình bãi đỗ xe tự động - Thiết kế hệ truyền động cho mơ hình bãi đỗ xe tự động xoay vòng kiểu đứng - Thiết kế phương án điều khiển cho mơ hình bãi đỗ xe tự động xoay vòng kiểu đứng - Xây dựng chương trình điều khiển cho mơ hình Đồng thời qua đồ án tốt nghiệp em học quy trình, trình tự làm đề tài dự án việc trình bày, bố trí nội dung báo cáo Do thời gian khơng có nhiều lần đầu bắt tay vào làm thiết kế hệ thống phức tạp nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận nhiều bảo góp ý từ thầy, để đồ án em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 29 tháng năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Văn Cảnh TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Quang Hồi, Trang bị điện- điện tử, Nhà xuất giáo dục Việt Nam, 2011 [2] Cơ sở truyền động điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2007 [3] Rotary Smart Parking System use PLC [4] IJSRD- International Journal for Scientific Research & Development PHỤ LỤC PHỤ LỤC