g tả i V an 1 B ơ m 1 V an 2 Đ C 2 T h u ận Đ C 2 n gh ịc h B ơ m 2 Q u ạt Comment
1 0 0 0 0 0 0 0 0 Vị trí đầu không xác định vị trí con trượt
2 0 0 0 0 0 0 0 0
Vị trí đầu lý tưởng, CTHT1 tác động và Cảm biến 3 tác động
3 1 0 0 0 0 0 0 0 Start, băng tải chạy
4 1 1 1 0 0 0 0 0 Cảm biến 1 tác động 5 0 0 1 1 0 0 0 0 Cảm biến 2 tác động 6 0 0 1 1 1 0 0 0 Chờ 5s 7 0 0 1 1 0 1 0 0 CTHT2 tác động, chờ 5s 8 0 0 0 0 0 0 1 0 CTHT1 tác động 9 0 0 0 0 1 0 1 0 Chờ 5s 10 0 0 0 0 0 1 1 0 CTHT2 tác động, chờ 5s 11 0 0 0 0 0 0 0 0 CTHT1 tác động 12 0 1 1 1 0 0 0 0 Chờ 10s 13 0 1 1 1 1 0 0 0 Chờ 5s 14 0 1 1 1 0 1 0 0 CTHT2 tác động, chờ 5s 15 0 0 0 0 0 0 0 1 CTHT1 tác động 16 0 0 0 0 1 0 0 1 Chờ 5s 17 0 0 0 0 0 1 0 1 CTHT2 tác động, chờ 5s 18 1 0 0 0 0 0 0 0 CTHT1 tác động 19 0 0 0 0 0 1 0 0 Động cơ 2 chạy nghịch
Hình 3.10: Bảng trạng thái các đầu ra trong từng giai đoạn
3.6 Mô phỏng hệ thống
Khi hoàn thành xong chương trình điều khiển cho hệ thống, để kiểm tra chương trình đã chạy ổn định hay chưa, có phù hợp với phần cứng đã thiết kế hay không. Để
biết được điều đó và dễ dàng hơn khi tiếp cận với việc làm mô hình thực tế, ta tiến hành mô phỏng, chạy giả lập trên phần mềm PCSIMU. Phần mềm này mô tả các linh kiện với các chức năng gần sát như thực tế, và có thể liên kết trực tiếp với phần mềm TIA Portal qua một phần mềm trung gian. Từ đó ta dễ dàng kiểm tra được chương trình mình đã viết khi chạy mô phỏng một cách dễ dàng.
Hình 3.11: Màn hình mô phỏng trên phần mềm PCSIMU
3.7 Thiết kế màn hình giám sát hmi
HMI (Human – Machine – Interface) là một hệ thống giao tiếp giữa người với máy móc thiết bị qua một màn hình theo dõi, tất cả các thông số và cách thao tác được trao đổi tương tác hai chiều, với mục đích giám sát một cách chặt chẽ, xuyên suốt quá trình hoạt động.
Hiện nay trong các hệ thống phức tạp để đơn giản hóa tất cả các phòng điều khiển người ta hiển thị tất cả các quá trình vận hành trên một màn hình giao diện đồ họa, để truyền tải, cập nhật thông tin đến kỹ thuật viên. Nó chính là nơi mà họ có thể nắm bắt được tất cả những thông tin một cách rõ nét nhất.
Ưu điểm sử dụng HMI:
- Đơn giản hóa tất cả các thao tác vận hành, nếu như trước kia một hệ thống phức tạp phải gồm nhiều nút nhấn, cảm biến, thiết bị ngoại vi điều khiển vận hành chúng, thì HMI cho chúng ta vận hành chỉ trên một màn hình hiển thị.
- Hiển thị được tất cả các thông tin, dữ liệu phát sinh, các sự cố trong suốt quá trình hoạt động và vận hành máy móc. Nhờ đó người vận hành có thể cập nhật đầy đủ thông tin.
- Giúp kỹ sư vận hành xử lý kịp thời nhanh nhất có thể, tránh các thao tác nhầm lẫn không đáng có.
Với những ưu điểm như vậy nên chúng em quyết định sử dụng màn hình HMI trong hệ thống này. Nhưng để tiết kiệm chi phí em sử dụng việc giám sát này trên màn hình máy tính thông qua phần mềm WinCC RT. (Tìm hiểu tại tài liệu tham khảo [4])
Hình 3.12: Màn hình giám sát trên WinCC RT
Tổng kết chương 3
Chương 3 đã trình bày tỉ mỉ toàn bộ sơ đồ thuật toán, xây dựng chương trình điều khiều từ đó viết chương trình điều khiển cho toàn bộ hệ thống. Trình bày các bản vẽ mạch động lực cũng như bản vẽ đấu nối mạch điều khiển của toàn bộ hệ thống. Phần bản vẽ tuần tự từng chi tiết của hệ thống giúp dễ dàng trong việc xây dựng chương trình điều khiển. Các quy trình trên cứ được thực hiện liên tục và xoay vòng cho đến khi đạt được các yêu cầu đồ án đặt ra.Từ đó làm nền tảng cho việc thi công, lắp đặt toàn bộ phần mô hình được trình bày ở chương 4.
Chương 4: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU MÔ HÌNH Giới thiệu chương 4
Chương 4 trình bày cụ thể về thiết kế thi công từng bộ phận, chi tiết trong mô hình. Trình bày bản vẽ AutoCAD của từng bộ phận, chi tiết đi đến việc thi công lắp đặt từng bộ phận và toàn mô hình.
4.1 Khung mô hình
Ở đề tài này, em sử dụng sắt V lỗ để làm các thanh kết nối cũng như khung cho toàn bộ mộ hình. Và khung được vẽ thiết kế bằng phần mềm AutoCAD như hình 4.1; 4.2.
Sắt V lỗthiết kế với góc bo hình chữ V, để phù hợp với nhu cầu kết nối dễ dàng qua các khe sắt. Sản phẩm này còn được gọi là giá sắt V đục lỗ, thường được sản xuất tại những công ty lớn, nguồn gốc sắt V lỗnày ở Việt Nam thường được nhập khẩu hoặc từ những công ty thép sắt lớn chuyên sản xuất ra, nhưng chúng luôn có điểm chung về cấu tạo và kích thước.
Sắt V lỗ thường có cấu tạo cứng, khả năng chịu lực tốt. Chất lượng sản phẩm được đảm bảo với công nghệ sơn tĩnh điện 2 lớp, nên sản phẩm có khả năng chống ăn mòn, han gỉ do tác động từ môi trường.
Kích thước các loại sắt V lỗ thông thường là: V3x5cm, V4x4cm, V4x6cm. Ngoài ra còn có các loại phổ biến như sau: V3x3 cm, V3x5 cm, V4x8 cm, V3x1cm. Nhưng những dòng sắt 3×3cm và sắt 4×6cm là được dùng phổ biến nhất so với các dòng khác do nó có mức giá khá mềm và nhu cầu của thị trường cao nên được tiêu thụ mạnh hơn cả.
Chi phí thi công, dễ dàng lắp ráp, vật liệu giá rẻ hơn với các vật liệu khác như gỗ, sắt ống thông thường. Dễ dàng dùng điều chỉnh kích thước khoảng cách giữa các bàn đỡ theo ý muốn.
Sắt V lỗ giá rẻ dạng thanh nên nhẹ và dễ dàng tháo lắp và tiện lợi trong quá trình di chuyển từ nơi này đến nơi khác.
Các chi tiết này được em vẽ trên phần mềm AutoCAD 2013 sau đó dựa vào bản vẽ để thi công phần cơ khí. Tuy nhiên do số lượng dụng cụ không đầy đủ và kinh nghiệm thi công cơ khí chưa nhiều nên độ chính xác thấp khoảng 80-90%. Sở dĩ nó chưa có độ chính xác hoàn toàn 100% vì trong quá trình đo đạc có thể xảy ra một số lỗi về thông số dẫn đến sự sai lệch và các vấn đề nêu trên.
Hình 4.1: Tổng quan phần khung hệ thống
4.2 Bộ phận băng tải
Bộ phận băng tải được thiết kế như trong hình 4.3, các chi tiết của bộ phận băng tải được mô tả như trong hình 4.3 đến 4.5.
Hình 4.3: Bản vẽ bộ phận băng tải
Hình 4.5: Hình ảnh thực tế và bản vẽ chi tiết gối đỡ vít me KP000
4.3 Bộ phận hệ thống trượt
Cơ cấu trượt được thiết kế như hình 4.6, các chi tiết của cơ cấu trượt được mô tả như trong hình từ 4.6 đến 4.9
Hình 4.6: Bản vẽ bộ phận hệ thống trượt
Hình 4.9: Hình ảnh thực tế và bản vẽ chi tiết gối đỡ SK8
4.4 Thiết kế tủ điện
Tủ điện được thiết kế bằng phần mềm AutoCAD với các linh kiện đã được giới thiệu ở chương 2.
Hình 4.10: Bản vẽ lắp đặt các thiết bị của tủ điện vẽ trên phần mềm AutoCAD
Hình 4.12 Mô hình thực tế
Tổng kết chương 4
Chương 4 đã trình bày tỉ mỉ về toàn bộ quá trình thiết kế hệ thống từ phần thiết kế bản vẽ đến phần thi công theo trình tự từng bước. Việc trình bày phần bản vẽ tuần tự từng bộ phận cơ cấu của hệ thống giúp dễ dàng trong việc theo dõi tiến độ. Các quy trình trên cứ được thực hiện liên tục và xoay vòng cho đến khi đạt được các yêu cầu đồ án đặt ra.
Chương 5: KẾT QUẢ & HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỒ ÁN Giới thiệu chương 5
Chương 5 sẽ nêu lên kết quả đạt được của đồ án, đồng thời nêu ra các ý tưởng để hoàn thiện đồ án trong tương lai.
5.1 Thông số kỹ thuật THÔNG SỐ KỸ THUẬT KÍCH THƯỚC Chiều dài 800 mm Chiều rộng 200 mm Chiều cao 200 mm
Chiều dài băng tải 750 mm
Chiều rộng băng tải 20 mm
TRỌNG LƯỢNG
Trọng lượng 16 Kg
Trọng lượng cơ cấu 5 Kg
Trọng lượng khung 11 Kg
LINH KIỆN, CHẤT LIỆU
Sắt V lỗ 30x30mm
Con trượt SCS6UU Nhôm
Gối đỡ SK8 Nhôm - Ø8mm – 42 x 32,8 x 6 mm
Gối đỡ vít me KP000 Ø8mm
Động cơ giảm tốc 12VDC – 30 vòng/ phút - 120mA - 245g
Bơm DP-521 12VDC – 2A – 3,5L/Min – 0,48MPA
365 12VDC – 230mA – 3L/Min
Van điện từ 12 VDC – 200mA
Quạt 12 VDC – 200mA Dây tín hiệu Ø0.5mm Nguồn tổ ong 12V 12VDC /5A-60W-AC 110/ 240V± 15%-520g 24V 24VDC /5A-120W-AC 110/ 240V± 15%-620g
THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN
PLC S7-1200 24VDC
Có thể thay thế bằng PLC S7-200, S7-300
AN TOÀN
Độ sai lệch cho phép 0.12-2%
5.2 Kết quả kiểm thử
Sau khi thi công lắp đặt mô hình, để kiểm tra hiệu quả làm việc cũng như đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống. Ta tiến hành rửa xe với 10 lần để kiểm tra, xem xét và đánh giá chi tiết từng thiết bị từ đó đi đến nhận xét tổng thể. Kết quả kiểm thử khi rửa xe như số liệu trong hình 5.2
Số lần Tên thiết bị 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Hiệu suất Cảm biến 1 Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ 100% Cảm biến 2 Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ 100% Cảm biến 3 Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ 100% CTHT 1 Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ 100% CTHT 2 Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ 100% Bơm 1 Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ 100% Bơm 2 Đ Đ Đ Đ Đ Đ X Đ Đ Đ 90% Quạt Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ 100% ĐC 2 Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ 100% ĐC băng tải Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ 100% Van 1 Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ 100% Van 2 Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ 100%
Hình 5.2: Bảng số liệu kết quả kiểm thử Trong đó:
Đ: Đạt
X: Không đạt(Bơm bị nghẹt không hoạt động)
5.3 Đánh giá kết quả kiểm thử
Sau 10 lần chạy thử cho thấy hệ thống hoạt động tương đối ổn định. Tuy nhiên do các khớp nối ống nước, do không đồng bộ về kích thước dây dẫn nước và do thi công cơ khí chưa có kinh nghiệm, dụng cụ thi công còn sơ sài và không đầy đủ nên có sai số nhất định. Nếu chúng em có thêm thời gian, kinh phí để đầu tư thêm chắc chắn sẽ thi công phần cứng tốt hơn để độ chính xác của hệ thống đạt được cao nhất. Tuy nhiên với kết quả mô hình chạy ổn định, sai số thấp nên trong tương lai có thể áp dụng vào xây dựng một mô hình thử nghiệm để có thể giải quyết các vấn đề đặt ra.
5.4 Kết quả đạt được sau khi hoàn thành đề tài
Lập trình PLC mô tả được cách hoạt động của mô hình.
Thiết kế, thi công được mô hình, linh kiện kết nối, linh kiện cơ khí thể hiện được các cơ cấu chuyển động. Mô hình đạt được độ ổn định về mặt cơ khí cũng như điều khiển.
Quá trình nghiên cứu và xây dựng đề tài giúp chúng em hiểu được nhiều thiết bị ứng dụng trong ngành tự động hóa hiện nay nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của con người.
Thuần thục việc lập trình điều khiển động cơ giảm tốc, động cơ bơm áp suất và các linh kiện có trong mô hình.
Thiết kế làm quen với việc giám sát hệ thống trên màn hình HMI.
Thiết kế được hệ thống hoàn toàn tự động có thể thay thế con người làm việc.
5.5 Hạn chế đề tài
Mô hình còn đơn điệu, chưa có tính thẩm mỹ cao, đường dây dẫn nước bố trí chưa hợp lí và chưa gọn.
Khi vận hành mô hình, do chưa tính đến hệ thống thoát nước nên nước còn vung ra phía ngoài nhiều.
Các thiết bị thi công mô hình chưa đồng bộ về kích cỡ cũng như khớp nối ống dây, không đảm bảo đạt tiêu chuẩn như trong công nghiệp nên còn nhiều bất cập.
5.6 Hướng phát triển đề tài
Xây dựng hệ thống thanh toán tự động và thống kế được số lượng xe đã được rửa.
Xây dựng hệ thống báo cáo số lượng và doanh thu về cho máy chủ.
Tự động reset các chế độ trên khi hết một ngày làm việc.
Tổng kết chương 5
Chương 5 đúc kết toàn bộ kết quả của đồ án, từ đó phân tích để có cái nhìn hoàn thiện trong việc phát triển của đồ án.
LỜI KẾT
Quá trình nghiên cứu và xây dựng đề tài giúp em hiểu được nhiều thiết bị ứng dụng trong các hệ thống rửa xe tự động hiện đại, thấy được xu thế phát triển của ngành tự động hóa của thế giới. Trong đó các công nghệ chăm sóc xe càng ngày tiên tiến, hiện đại hơn. Từ đó em đã xây dựng nên phương án rửa xe tự động nhằm giải quyết một số vấn đề cũng như nâng cao hiệu quả kinh tế, môi trường, thời gian, nhân công lao động và đặc biệt là sử dụng các thiết bị vào hệ thống sao cho phù hợp với điều kiện và môi trường ở Việt Nam. Sau thời gian nghiên cứu và được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô trong khoa Cơ-Điện tử, đặc biệt là thầy Nguyễn Đắc Lực. Em đã hoàn thành đề tài “Thiết kế hệ thống rửa xe ô tô tự động” một cách tốt nhất có thể.
Toàn bộ nội dung em đã trình bày lần lượt ở trên. Em đã cố gắng tìm hiểu kỹ về các phương án, sao cho bản thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế. Với hy vọng đồ án này là một bản thiết kế kỹ thuật có thể áp dụng được trong thực tế nên em đã cố gắng mô tả cụ thể, tỉ mỉ. Tuy nhiên trong quá trình làm đề tài em đã cố gắng tìm hiểu, học hỏi và nghiên cứu để hoàn thành tốt, nhưng bản thân lần đầu thiết kế, thi công hệ thống còn ít kinh nghiệm nên không tránh khỏi những sai sót. Mong nhận được sự đánh giá, góp ý của các thầy cô để giúp em hiểu rõ hơn các vấn đề trong đồ án cũng như những ứng dụng thực tế của nó để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] ThS. Hoàng Công Minh (2007), “Giáo trình cảm biến công nghiệp”, NXB Xây Dựng.
[2] ThS. Phan Phú Thọ (2010), “ Giáo trình PLC S7-1200”, Trường TCN KTCN Hùng Vương.
[3] Vụ trung học chuyên nghiệp – dạy nghề (2005), “Giáo trình kỹ thuật điều khiển
động cơ điện”, NXB giáo dục.
[4] Trần Văn Hiếu (2015), Tự động hóa PLC S7-1200 với TIA Portal, NXB Khoa học & Kỹ Thuật.
PHỤ LỤC CODE LẬP TRÌNH PLC