Thông số kỹ thuật
– Loại cảm biến: ngõ ra NPN collector hở.
– Loại phát hiện: loại thu phát
– Điện áp hoạt ộng: 5 - 24VDC.
– Tần số áp ứng tốc ộ cao : 2kHz.
– Dòng iện tiêu thụ tối a: 30mA.
– Khoảng cách hoạt ộng: 3.5mm.
– Nhiệt ộ hoạt ộng: - 25°C ~ 55°C.
– Nguồn sáng: LED hồng ngoại (940nm).
– Chỉ thị hoạt ộng bằng LED ỏ.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 42
Hình 3.13. Sơ ồ kết nối cảm biến, công tắc hành trình với PLC.
e.Thiết kế khối ộng cơ và rơ le
Mô hình này nhóm dùng 3 ộng cơ và 6 rơ le. Tương ứng mỗi ộng cơ sẽ có 2
ngõ ra của PLC ể iều khiển 2 rơ le kích dẫn cho ộng cơ hoạt ộng. Rơ le trung
gian
Với ề tài này nhóm quyết ịnh chọn rơ le trung gian Omron 8 chân MY2N 24VDC.
Thông số kỹ thuật
– Loại rơ le 8 chân nhỏ, có èn.
– Điện áp cuộn ịnh mức:24VDC.
– Dòng iện inh mức: 5A.
– Số cặp tiếp iểm: DPDT(2).
– Kích thước: 36x28x21,5 mm.
– Công suất tiêu thụ: 900mW
Hình 3.14. Rơ le trung gian Omron MY2N
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 43
Hình 3.15. Sơ ồ kết nối ngõ ra PLC với 2 rơ-le 13_1 và 13_2.
Chú thích: 13_1,13_2 là chân kết nối với cuộn dây k ích dẫn của rơ le
Động cơ: sử dụng ộng cơ giảm tốc có hộp số Tsukasa TG-85E-CH-77-D919.
Hình 3.16.Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919
Thông số kỹ thuật
– Điện áp ịnh mức: 24VDC.
– Điện áp làm việc: 12V - 24VDC.
– Dòng iện khi không tải: 100mA.
– Dòng iện khi có tải là: 500mA.
– Tốc ộ khi không tải: 134 Vòng/phút.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 44 – Tỉ lệ giảm tốc: 1/40.
– Momen ịnh mức: 7,5 kgf.cm.
– Momen xoắn tối a: 13 kgf.cm.
– Công suất tiêu thụ: 12W.
Hình 3.17. Cấu tạo ộng cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919
Chú thích: 13_1,13_2 là tín hiệu kết nối với ngõ ra PLC
Hình 3.18. Sơ ồ mạch iều khiển và ảo chiều ộng cơ DC.
f.Thiết kế khối nguồn
– Camera và bộ ọc thẻ RFID (gồm Arduino Uno R3 và mạch ọc thẻ RFID
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 45
– PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC sử dụng iện áp 24VDC, dòng
tiêu thụ tối a 1500mA
– Cảm biến quang Panadac 914A sử dụng iện áp từ 5VDC ến 24VDC,
dòng tiêu thụ tối a 35mA.
– Công tắc hành trình Omron V-5F932DN sử dụng iện áp từ 12VDC ến
24VDC, dòng tiêu thụ 3A.
– Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919 sử dụng iện áp
12VDC ến 24VDC, dòng iện tiêu thụ tối a 500mA.
Với những thông số kỹ thuật, iện áp sử dụng và dòng iện tiêu thụ ã phân tích trên, nhóm quyết ịnh chọn nguồn cung cấp cho toàn bộ hệ thống là nguồn tổ ong 24VDC – 3A.
Hình 3.19. Nguồn tổ ong 24VDC – 3A.
Thông số kỹ thuật – Đầu
vào: AC110V / 220V.
– Đầu ra: DC 24V 3A.
– Công suất ầu ra: 72W.
– Tần số: 50 / 60Hz.
– Nhiệt ộ làm việc: - 40°C ~ 65°C.
– Nhiệt ộ lưu trữ: 20°C ~ 60°C
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 46
– Kích thước: 159x100x43mm
Các kí hiệu ầu kết nối –
L-N : Đầu vào AC.
– V+ : Đầu ra DC dương.
– V- : Đầu ra DC âm.
– GND : Đầu dây nối ất.
– V / ADJ: Điều chỉnh iện áp ầu ra (15%).
3.2.3. Sơ ồ nguyên lý toàn mạch
Nguyên lý hoạt ộng của toàn hệ thống:
– Cất xe
Khi có xe vào thì nhân viên quẹt thẻ, lúc này hệ thống bắt ầu việc so sánh xem ã có xe trong bãi hay chưa, nếu chưa thì bắt ầu cất xe vào bãi. Hệ thống bắt ầu chụp ảnh cũng như ịnh vị vị trí còn trống trong bãi và ra lệnh cho hệ thống tay nâng xe bắt ầu việc nâng xe ra khỏi khung và di chuyển ến vị trí ặt xe, lúc này tay nâng xe bắt ầu việc ặt xe vào vị trí và hoàn tất việc cất xe.
– Trả xe
Cũng như việc cất xe thì việc lấy xe trả khách cũng tương tự. Lần lượt khách quẹt thẻ sau ó hệ thống sẽ xem xe ã có trong bãi chưa, nếu ã có thì bắt ầu di chuyển tay nâng xe ến vị trí của xe ồng thời nâng xe ra khỏi khung sau ó di chuyển ến vị trí ra trả xe cho khách.
– Sự cố mất thẻ
Vì khách hàng mất thẻ từ nên việc lấy xe bằng quá trình quét thẻ không ược thực hiện. Như vậy, hành khách muốn lấy ược xe buộc phải chứng minh xe mình ược gửi trong bãi bằng các giấy tờ tùy thân.
Nhân viên kiểm tra giấy tờ của khách hàng, kiểm tra biển số xe có tồn tại trong cơ sở dữ liệu không. Nếu có thì truy xuất vị trí ỗ xe ể tiến hành trả xe với chế ộ iều khiển bằng tay và lưu lại thông tin khách hàng mất thẻ. Sau ó tiến hành xóa thông tin xe ã gửi trong cở sở dữ liệu.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 47
Hình 3.20. Sơ ồ kết nối toàn mạch.
Chú thích
– CT_1, CT_2, CT_3, CT_4, CT_5: các công tắc hành trình.
– CB_1, CB_2: các cảm biến chữ U.
– MOTOR 1, MOTOR 2, MOTOR 3: các ộng cơ nâng hạ cánh tay.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 48
Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
4.1. GIỚI THIỆU
Sau khi thiết kế hoàn chỉnh sơ ồ nguyên lý cho toàn hệ thống, nhóm tiến hành thi công mô hình. Hệ thống ược thi công bao gồm hai phần chính là thi công phần cứng và thi công phần mềm. Cụ thể như sau:
Về phần cứng: tiến hành lắp ráp các thiết bị vào mô hình ã gia công
trước ó, kết nối các linh kiện iện tử, do nhóm sử dụng PLC và Arduino nên không thiết kế mạch in mà chỉ kết nối các mô un với nhau bằng dây iện.
Về phần mềm: xây dựng giải thuật và viết chương trình cho hệ
thống. Chương trình ược lập trình dựa vào nguyên lý hoạt ộng của hệ thống từ khi cấp nguồn cho ến khi hệ thống ngừng hoạt ộng, áp dụng ược giải thuật iều khiển vào mô hình một cách tối ưu nhất.
Toàn bộ quá trình thi công hệ thống phải ảm bảo tất cả những yêu cầu về thiết kế mà nhóm ã ặt ra ban ầu
4.2. THI CÔNG MÔ HÌNH
Bảng 4.1. Danh sách các linh kiện.
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