STT Tên linh kiện Số lượng
1 PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC 1
2 Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919 3
3 Cảm biến quang Panasonic Panadac 914 2
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 49
5 Rơ le trung gian Omron MY2N 6
6 Camera Corlorvis ND60 1
7 Mạch ọc thẻ RFID RC522 1
8 Arduino Uno R3 1
9 Nguồn tổ ong 24VDC - 3A 1
4.2.1. Thi công cánh tay lấy xe
Với phần cánh tay lấy xe thì cần có một ộng cơ ể iều khiển cánh tay chạy ra và chạy vào bên cạnh ó sẽ có 2 công tắc hành trình ể giới hạn ường i cho cánh tay.
Hình 4.1. Lắp ráp ộng cơ cho cánh tay
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 50
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 51
Hình 4.3. Lắp ráp công tắc hành trình cho cánh tay ra
4.2.2. Thi công hệ thống quay cho cánh tay
Đối với hệ thống này nhóm phân ra làm hai bên là bên vị trí chẵn và bên vị trí lẽ nên cần có các yêu cầu sau
– Một ông cơ quay thuận ể ưa cánh tay ến vị trí chẵn (2-4-6) lẽ (1-3-
5) và quay nghịch ể ưa cánh tay về vị trí ban ầu.
– Một công tắc hành trình dùng ể giới hạn cánh tay quay ến vị trí
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 52
Hình 4.4. Lắp ráp ộng cơ cho hệ thống quay
Hình 4.5. Lắp ráp công tắc hành hình cho hệ thống quay ến vị trí chẵn
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 53
4.2.3. Thi công hệ thống nâng cánh tay lên, xuống
–Hệ thống này iều khiển ộng cơ cho cánh tay i lên hoặc i xuống ể ưa xe ến vị trí cần ến.
–Một công tắc hành trình ể giới hạn cho cánh tay i xuống.
–Một cảm biến ể ếm giới hạn trên và giới hạn dưới của từng vị trí.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 54
Hình 4.8. Lắp ráp cảm biến ếm giới hạn trên và giới hạn dưới của từng vị trí
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 55
4.2.4. Thi công bộ nguồn cấp cho hệ thống
Dùng một nguồn tổ ong ể chuyển ổi từ 220VAC sang 24VDC ể cấp nguồn sử dụng cho PLC và các thiết bị cần thiết trong mô hình.
Hình 4.10. Nguồn tổ ong 24VDC – 3A
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 56 4.2.5.Kết nối các chân tín hiệu với PLC
Hình 4.11. Kết nối tín hiệu ngõ vào PLC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 57
4.3. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG
4.3.1.Lập trình cho PLC a.Giới thiệu phần mềm
Để viết chương trình cho hệ thống và iều khiển PLC thì nhóm dùng phần mềm TIA Portal V13.
Chúng ta sẽ theo các bước sau ể mở một giao diện làm viêc của TIA Portal
− Bước 1: Tạo một Project mới bằng cách chọn Create new project ở giao diện
TIA Portal, ặt tên project ở khung Project name và chọn ược dẫn ở khung Path, sau ó nhấn Create)
− Bước 2: Chọn thiết bị cho Project bằng cách nhấn Configure a device Add
new device, chọn CPU, HMI, PC system rồi nhấn Add ể i ến vùng làm việc chính của phần mềm.
− Bước 3: Mở vùng viết chương trình bằng cách chọn mục Program block
Main[OB1].
Hình 4.13. Giao diện vùng viết chương trình PLC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 58 b. Lưu ồ giải thuật cho PLC
Giải thích lưu ồ:
–1: Hệ thống sẽ bắt ầu yêu cầu việc cất xe nếu ng sẽ thực hiện (2) nếu không sẽ thực hiện (5).
–2: Hệ thống nâng xe ra kh i vị trí xe vào ể chuẩn bị tiến hành cất xe.
–3: Hệ thống di chuyển ến vi trí còn trống gần nhất ể tiến hành cất xe.
–4: Hệ thống sẽ bắt ầu hạ xe vào vị trí cất hoàn thành việc cất xe sau ó thực hiện (9).
–5: Hệ thống sẽ yêu cầu việc lấy xe, nếu ng thì thực hiện (6), nếu sai quay lại (1).
Bắt ầ u
Cất xe Lấy xe
Lấ y xe h i vị trí và o
Di chuyể n ế n vị trí cấ t xe
Cấ t xe và o vị trí cấ t
Di chuyể n ế n vị trí cấ t xe
Lấ y xe h i vị trí cấ t
Di chuyể n ế n vị trí trả xe và trả xe Trở lạ i ví trí ban ầ u ế t th c S Đ S Đ 1 2 3 4 5 6 7 8 9
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 59
–6: Hệ thống di chuyển ến vị trí cần lấy xe ể chuẩn bị lấy xe.
–7: Hệ thống sẽ lấy xe ra kh i vị trí cất ể chuẩn bị trả xe cho khách.
–8: Di chuyển xe ến vị trí trả xe và thực hiện trả xe cho khách.
–9: Quay về vị trí ban ầu.
6 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1
Hình 4.15. Sơ ồ các vị trí ể xe trong mô hình
Giải thích: 1,3,5 là giới hạn trên vị trí cánh tay i ến ể tiến hành cất xe 0,2,4 là giới hạn dưới vị trí ể tay nâng i ến tiền hành lấy xe
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 60 c.Chương trình chính iều khiển trên PLC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 61
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 63
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 64
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 65
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 66 4.3.2.Chương trình ọc thẻ RFID cho Arduino
a. Giới thiệu phần mềm
Để viết chương trình ọc thẻ RFID trên Arduino thông qua mạch ọc thẻ RFID RC522 thì nhóm sử dụng phần mềm Arduino IDE 1.8.5.
Cách sử dụng phần mềm Arduino IDE rất ơn giản, chỉ cần mở phần mềm l à ã có sẵn giao diện lập trình, ch ng ta sẽ bắt ầu viết code.
b. Chương trình ọc mã thẻ RFID
#include <SPI.h> #include <RFID.h> #define SDA 10 #define RST 9 RFID rfid (SDA, RST); void setup() { Serial.begin(9600); SPI.begin(); rfid.init(); } void loop() { if (rfid.isCard()) { rfid.readCardSerial(); for(int i=0;i<5;i++) { Serial.print(rfid.serNum[i],HEX); } Serial.println(); } delay(500); rfid.halt(); }
4.3.3.Thiết kế giao diện C# a. Giới thiệu phần mềm
Với ề tài này thì nhóm sử dụng phần mềm Microsoft Visual Studio 2017. Các bước ể tạo một project mới trên phần mềm
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 67
− Bước 1: Khởi ộng phần mềm, nhấm File New New Project hoặc nhấn tổ
hợp phím Ctrl + Shift + N.
− Bước 2: Ở mục Visual C# kích chọn Windows Forms App (.NET
Framework), sau ó ặt tên project ở mục Name, chọn ường dẫn ở mục Location rồi nhấn OK.
Hình 4.16. Giao diện thiết kế form trên C#
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 68 b. Lưu ồ giải thuật iều khiển từ máy tính
Hình 4.18. Thuật toán iều khiển PLC từ máy tính Giải thích thuật toán
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 69
1. Thẻ từ ược quét vào thiết bị ọc thẻ, thiết bị sẽ có ược chuỗi dữ liệu gồm 7 mã ACSII ể ưa lên máy tính.
2. Thiết bị gữi chuỗi mã ACSII và máy tính nhận dữ liệu. 3. Từ chuỗi mã ACSII, rồi tiến hành truy cập cơ sở dữ liệu.
4. Trong cơ sở dữ liệu, máy tính tiền hành kiểm tra xem mã thẻ ã tồn tại trước ó hay chưa? (có nghĩa là chiếc thẻ từ ã ược quét trước ó và tiến hành quá trình gữi xe thành công, thì mã thẻ sẽ ược lưu trong cơ sở dữ liệu và gắn liền với chiếc xe ó).
5. Quá trình chụp ảnh và nhận dạng biển số xe bắt ầu.
6. Nếu nhận dạng ảnh sai (không thể chụp ược hình, nhận dạng hông ủ ký tự).
7. Máy tính sẽ ưa ra lựa chọn: có muốn tiếp tục ưa xe vào hay nhận dạng lại một
lần nữa?
8. Máy tính ra lệnh cho PLC ưa xe vào vị trí còn trống trong bãi xe.
9. Nếu thẻ ã có trong bãi thì hệ thống sẽ nâng cánh tay ến vị trí ó sau ó sẽ chụp ảnh và nhận dạng biển số xe bắt ầu.
10.Nếu biển số xe nhận dạng trùng với biển số xe l c ưa vào?
11.Nếu biển số không giống thì máy tính ưa ra lựa chọn: tiếp tục lấy xe ra hay nhận dạng lại xe ra?
12.Máy tính ra lệnh cho PLC lấy xe ra kh i bãi giữ xe. 13.Nếu quá trình ưa xe vào hoặc lấy xe ra thành công. 14.Máy tính sẽ cập nhật dữ liệu cho cơ sở dữ liệu.
15.Nếu không thành công thì máy tính sẽ thông báo ã xảy ra lỗi trong quá trình vận hành.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 71
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 72 4.4. Lập trình mô phỏng 4.4.1.
Mô phỏng trên WinCC
a. Giới thiệu giao diện làm việc WinCC
Hình 4.19. Giao diện làm việc của WinCC
1
2
3
4
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 73
1: Không gian làm việc của WinCC.
2: Các ối tượng cơ bản ể thiết kế giao diện ( ánh chữ, hình ảnh,...). 3: Các ối tượng tác ộng ể thiết kế giao diện (nút nhấn, I/O,...). 4: Các ối tượng control ể thiết kế giao diện.
b. Giao diện giám sát hệ thống trên WINCC
Với mục tiêu là giám sát ược quy trình thoạt ông của hệ thống nên trong giao diện này nhóm sẽ thiết kế thành các giao diện sau:
Phần giao diện chính
Là phần giao diện mà ở ó sẽ hiện thông tin của người thiết kế, tên gọi của hệ thống, nơi ược thiết kế và có thêm 2 nút nhấn ể i vào giao diện giám sát cũng như thoát giao diện người dùng.
Hình 4.20. Giao diện màn hình chính trên WinCC
Phần giao diện giám sát và iều khiển
Ở giao diện này nhóm sẽ thiết kế toàn bộ cách thức hoạt ộng của hệ thống ể người dùng có thể quan sát ược tổng thể hoạt ộng của hệ thống và có thể iều khiển nó một cách dễ dàng nhất.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 74
− Bảng iều khiển: gồm các nút nhấn ể tắt mở, vận hành hệ thống
+ Start/stop: nút nhân có tác dụng cho hệ thống hoạt ộng hay không + Reset: nút nhấn có tác dụng cho hệ thống về lại vị trí ban ầu.
+ Auto/manu: nút nhấn có tác dụng làm là hệ thống sẽ chạy tự ộng hay sẽ iều khiển bằng tay.
+ Home: trở về giao diện chính người dùng − Bảng giám sát:
Tại ây người dùng có thể quan sát hệ thống ang làm việc, số xe trong bãi, số vị trí còn trống hay xe ang ến vị trí bao nhiêu, ang cất xe hay ang lấy xe và các thiết bị hoạt ộng như thế nào.
− Giao diện mô hình:
Ở ây người dùng cơ thể hình dung ược các vị trí ở các tầng xe. Và số xe có trong bãi như là nhìn thấy bãi thật.
Hình 4.21. Giao diện giám sát bãi xe trên WinCC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 75
Hình 4.22. Giao diện chính trên C#
Ở ây người dùng sẽ bao quát ược tổng thể giao diện chung của phần quản lý thẻ.
− Kết nối thiết bị. + Kết nối Camera. + Kết nối RFID. + Kết nối PLC.
− Ảnh Webcam chụp biển số xe.
− Nhận dạng biển số.
− Thời gian xe ra và thời gian xe vào, chi phí. − Số thẻ có trong hệ thống.
+ Thêm thẻ. + Xóa thẻ.
− Số xe có trong bãi tương ứng với mã thẻ và biển số xe. − Quản lý xe ra vào, thời gian cũng như chi phí.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 76
4.5.1. Hướng dẫn các bước sử dụng
Để có thể vận hành hệ thống cần i trình tự các bước sau:
− Bước 1: Cấp nguồn cho hệ thống, hệ thống sử dụng nguồn là 220V AC, khi cấp nguồn và mở công tắc nguồn thì èn báo hiệu có iện sáng lên.
− Bước 2: Download chương trình chính trên phần mềm TIA Portal xuống PLC. − Bước 3: Chạy chương trình C# ể hệ thống ược kết nối với nhau.
− Bước 4: Mở WINCC và chọn chế ộ chạy.
− Bước 5: Khi có xe vào hoặc muốn ra thì quẹt thẻ sau ó hệ thống sẽ hoạt ông theo chế ộ ở bước 4.
− Bước 6: Nếu có vấn ề thì nhấn nút stop hoặc reset ể hệ thống ngừng hoạt ộng ể ược bảo trì.
4.5.2. Quy trình thao tác
Hình 4.23. Quy trình thao tác vận hành Nhấn n t START Chọn chế ộ hoạt ộ ng Chế ộ bằng ta y Chế ộ tự ộ ng Chọn vị trí Chọn cất/lấy xe Quẹt thẻ Đợi thực hiện Qua y về vị trí ba n ầ u Nhấn n t RESET Nhấn n t STOP Dừng hệ thống
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 77
Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ
5.1. HỆ THỐNG MÔ HÌNH
Sau khi thi công toàn bộ hệ thống thì với mô hình trên nhóm ã ạt ược những kết quả như sau.
– Hoàn thành hoàn chỉnh mô hình với các thiết bị ược lắp ặt úng vị trí –Động cơ có thể ưa cánh tay ra ể lấy xe.
– Động cơ có thể vận hành nâng xe, hạ xe, quay và di chuyển lên xuống
– Các công tắc hành trình cũng hoạt ộng giới hạn ường i cho các ộng cơ cánh
tay.
– Cảm biến hoạt ộng ể ưa xe ến úng vị trí.
– Camera cũng ược lắp ặt.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 78
Hình 5.2. Mặt dưới của mô hình khi lắp thiết bị
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 79
Hình 5.4. Động cơ quay ến vị trí chẵn lẽ hoạt ộng
Hình 5.5. Động cơ nâng hạ xe ến vị trí hoạt ộng
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 80
Sau khi kết nối i ường dây iện kết nối cấp nguồn ến các thiết bị nhóm ược kết quả sau:
− Cấp nguồn ủ cho ngõ vào và ngõ ra PLC hoạt ộng
− Cấp nguồn ủ cho Domino ể phân bố iện áp ến các thiết bị.
Hình 5.6. Domino phân bố iện áp cho các thiết bị trong mô hình
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 81
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 82
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 83
Hình 5.10. Điện áp cấp vào PLC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 84
5.3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 5.3.1. Mô phỏng trên WinCC
Sau khi ã thiết kế giao diện cho hệ thống giám sát hệ thống qua WinCC và chạy chương trình như sau:
− Hệ thống giám sát ược hoạt ộng của toàn bộ hệ thống.
− Các nút nhấn có thể tắt mở cho phép chương trình hoạt ộng. − Hiện thi úng vị trí và thời gian của hệ thống.
− Người dùng có thể iều khiển hệ thống bằng tay hoặc chế ộ tự ộng.
Hình 5.12. Giao diện giám sát bãi xe trên WinCC khi hoạt ộng
5.3.2. Mô phỏng trên C#
Ở phần này nhóm ã ạt ược các kết quả sau: