Mở Đầu - Nghiên cứu cấu trúc cơ sở dữ liệu - Thiết kế mô hình cơ khí thực nghiệm - Nghiên cứu hướng phát triển đề tài. Nội dung nghiên cứu: Đề tài được thực hiện với những nội dung sau: - Tìm hiểu các hệ thống giữ xe thực tế và nhu cầu đậu xe ô tô. - Tìm hiểu các mạch điện tử được sử dụng trong đồ án. - Tìm hiểu PLC S7-300 của hãng Siemens và tập lệnh.
- Tìm hiểu về phần mềm và ngôn ngữ lập trình Simatic Step 7. - Thiết kế cơ khí và lắp đặt cảm biến, động cơ, biến tần. - Kết nối PLC với các thiết bị ngoại vi, viết chương trình điều khiển. - Thiết kế hệ thống giám sát SCADA và màn hình HMI cho mô hình.
- Tìm hiểu cấu trúc cơ sở dữ liệu và giao tiếp máy tính 1. Giới hạn đề tài: - Do yêu cầu của người hướng dẫn và điều kiện tài chính của nhóm tác giả nên đề tài chỉ sử dụng PLC S7-300 để nghiên cứu. - Đề tài này chỉ thiết kế 16 chỗ và áp dụng cho xe ô tô 4 hoặc 7 chỗ ngồi. 5 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
Hệ thông bãi giữ xe tự động 2. Khái niệm về hệ thống bãi giữ xe tự động Hệ thống giữ xe ôtô tự động là hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý hoạt động của hệ thống lưu kho tự động mà hàng hóa là ôtô và có độ chính xác nhất định. Trong hệ thống này xe được lưu giữ ở các ô (Pallet parkings) dưới mặt đất hoặc trên cao. Để thực hiện việc lưu giữ này hệ thống sử dụng các thiết bị nâng chuyển.
Đây là thiết bị có thể có chuyển động theo các phương sau: phương ngang, phương đứng, phương chuyển động xoay với độ chính xác và an toàn cao. Hoạt động của các máy nâng chuyển được điều khiển bởi máy tính. Máy tính quản lý toàn bộ hoạt động của hệ thống như: số lượng xe hiện đang gửi, số chỗ trống còn lại, trạng thái tại các ô lưu trữ, 2. Lợi ích của bãi giữ xe tự động Tiết kiệm diện tích: Hệ thống tận dụng toàn bộ thể tích không gian nhờ vào khai thác chiều cao của không gian.
Bằng việc lưu giữ xe ở độ cao nhất định so với mặt đất, số lượng xe mà một trạm giữ xe tự động có thể chứa gấp hàng chục lần so với một bãi giữ ôtô thông thường. Ví dụ như với diện tích trên mặt đất có thể chứa tối đa là 16 xe. Nhưng khi xây dựng bãi đỗ xe tự động trên diện tích này chúng ta có thể chứa khoảng 64 chiếc xe ôtô. Tiết kiệm thời gian: Thay vì khách hàng phải tự tìm chỗ để xe trong các bãi xe thông thường và rất khó khăn nhất tại giờ cao điểm, với bãi giữ xe tự động thì khách hàng chỉ cần đưa ôtô vào trạm đầu và nhập liệu là có thể an tâm ra khỏi xe và đi làm việc khác.
Mà không cần quan tâm vị trí để xe. Công việc này do hệ thống đảm nhận. Như vậy thời gian được tiết kiệm cho khách hàng. Tối ưu việc sử dụng năng lượng: Đầu tiên chúng ta không phải tốn nhiên liệu cho việc di chuyển xe, tìm chỗ trong bãi.
Và năng lượng hoạt động cho hệ thống được quản lý bằng máy tính, máy tính có thể tối ưu hóa năng lượng sử dụng. Không ô nhiễm môi trường: Do hệ thống hoạt động hoàn toàn nhờ vào điện năng nên không có khí thải trong quá trình vận hành hệ thống. Và hạn chế tối đa ô nhiễm tiếng ồn. Vì tất cả các động cơ đều sử dụng động cơ điện.
Không gây hư hại cho phương tiện: Không gây va quẹt giữa các xe với nhau và hệ thống cũng hoàn toàn không gây hư hại cho xe gửi vì hệ thống hoàn toàn tự động. Dễ dàng bảo trì và sữa chữa: Do hệ thống cấu tạo từng phần độc lập với nhau về mặt cơ khí. 6 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Khả năng linh hoạt cao: Tùy vào diện tích đất, mà chúng ta bố trí hệ thống theo diện tích đất có sẵn. Và tùy vào nhu cầu mà quy mô hệ thống có thể thay đổi cho phù hợp.
Tính an toàn cao: Khả năng xe bị lấy cắp và phá hoại là hoàn toàn khó có thể xảy ra. Nhờ các thiết bị cảm biến và giám sát bằng camera. Các hệ thống giữ xe tự động ở thực tế Mô hình giữ xe thông minh dạng xếp hình - Đặc điểm chính của hệ thống tận dụng chỗ trống trên mặt đất để đỗ xe, tuy nhiên phải chừa trống một cột để xếp hình (ngoại trừ vị trí cao nhất) - Điểm xe vào từ dưới tầng thấp nhất. - Tùy thuộc vào mặt bằng cho phép lắp đặt tối đa tầng để tăng tối đa diện tích đỗ xe, có thể lắp theo chiều ngang hoặc xếp theo chiều dài tùy thuộc diện tích thực tế cho phép.
- Có thể sử dụng nguyên lý xếp hình để lắp hệ thống nhỏ cho các nhà biệt thự, gia đình từ 5 - 8 xe, bằng cách sử dụng thêm 1 tầng ngầm. - Hệ thống Pit Puzzle có thể tăng thêm số lượng xe bằng cách làm thêm hố Pit và có 2 phương án truyền động là thủy lực và cơ khí. - Với truyền động thủy lực ta có không gian rộng hơn vì kết cấu đỡ pallet không cần dùng khung đỡ. - Thiết kế của Anam Tech: Thiết kế không cột, rất tiện dụng, bố trí diện tích chật hẹp.1: Mô hình giữ xe dạng xếp tầng.
7 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Mô hình giữ xe dạng xoay vòng tầng - Hệ thống lắp đặt nổi hoặc ngầm dưới đất, phù hợp cho mặt bằng nhỏ hẹp. - Cơ cấu nâng pallet giống như thang cuốn. Thanh cuốn ở đây thuộc loại xích tải nó có thể nâng/hạ pallet liên tục theo vòng tròn đứng. - Việc dịch chuyển trên mỗi tầng được thực hiện nhờ cơ cấu đẩy kéo chuỗi pallet theo từng nhịp, mỗi bước dịch chuyển bằng chiều rộng của tấm pallet, chúng dừng lại khi thẳng hàng với pallet trên cơ cấu nâng.
- Đường lưu chuyển của hệ thống này là vòng tròn khép kín giữa tầng này với tầng khác. - Điều khiển tự động bằng PLC (Programmable Logical Controller) hoặc các loại phần mềm khác. - Khách hàng tự đưa xe vào nơi đỗ và lấy xe ra. - Khung chịu lực của hệ thống là kết cấu thép hay bằng bê tông.2: Mô hình giữ xe dạng xoay vòng tầng.
Mô hình giữ xe dạng thang nâng di chuyển - Loại hệ thống đỗ ô tô dạng thang nâng là loại hệ thống rất thuận tiện, an toàn, kinh tế. Với loại này sẽ tăng tối đa diện tích sử dụng, 60 xe có thể đỗ trên diện tích đất dành cho 3 xe (khoảng 48 m2); tốc độ xe ra vào nhanh (60m/phút). Hệ thống tương thích PLC lập trình điều khiển toàn bộ vận hành của hệ thống nên các vấn đề xảy ra (nếu có) sẽ có thể được phát hiện và giải quyết tức thời. 8 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết - Hệ thống lắp ngầm hoặc nổi, mặt bằng từ trung bình đến lớn.
- Xe được đặt trên các bàn nâng (pallet), thang nâng sẽ vừa di chuyển theo chiều ngang vừa nâng hạ để đưa xe vào vị trí đỗ. Tuy nhiên, loại này có nhược điểm là việc vận hành của toàn hệ thống phụ thuộc vào thang di chuyển này, và thời gian xếp xe chậm hơn so với loại hệ thống tầng di chuyển (Super Parking) nên hiện nay ít được chọn lựa.3: Mô hình giữ xe dạng thang nâng. Tổng quan về PLC S7-300 2. Giới thiệu chung về PLC Thiết bị điều khiển Logic khả trình PLC là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số.
Như vậy với chương trình điều khiển trong mình PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính). Toàn bộ chương trình được lưu trong bộ nhớ, dưới dạng các khối chương trình (OB, FC, FB…) và được thực hiện với chu kì quét. 9 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Hình 2.4: Cấu trúc của bộ điều khiển PLC Để thực hiện được một chương trình điều khiển thì PLC cũng phải có chức năng như là một chiếc máy tính nghĩa là phải có bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và có các cổng vào/ra để còn trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài. Ngoài ra để thực hiện các bài toán điều khiển số thì PLC còn có các bộ Timer, Counter và các hàm chuyên dụng khác nữa….Đã tạo thành một bộ điều khiển rất linh hoạt.
Nguyên lý hoạt động của PLC: Tất cả PLC đều hoạt động theo chu kỳ lặp, mỗi chu kỳ hoạt động gồm bốn giai đoạn: Đọc ngõ vào, thực thi chương trình, chuẩn đoán lỗi và kiểm tra truyền thông, xuất kết quả và điều khiển thiết bị. Bốn giai đoạn này gọi là một chu kỳ quét của PLC. 10 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Hình 2.5: Chu kỳ quét của PLC - Read input (đọc ngõ vào): PLC đọc trạng thái ngõ vào và lưu vào bộ đệm ngõ vào. - Execute program (thực thi chương trình): PLC dựa vào toàn bộ trạng thái ngõ vào để thực thi theo chương trình đã được lưu trong bộ nhớ đệm ngõ ra.
- Diagnosticsl Communications (chuẩn đoán và truyền thông): PLC tiến hành chuẩn đoán lỗi và kiểm tra quá trình truyền thông. - Update Outputs (xuất kết quả): PLC xuất kết quả trong vùng nhớ đệm ngõ ra để điều khiển các thiết bị ngoại vi. Các tín hiệu kết nối với PLC Tín hiệu số: - Là các tín hiệu thuộc dạng hàm Boolean, dạng tín hiệu chỉ có 2 trị 0 hoặc 1. - Đối với PLC Siemens: - Mức 0: tương ứng với 0V hoặc hở mạch.
- Mức 1: tương ứng với 24V. - Ví dụ: Các tín hiệu nút nhấn, các công tắc hành trình….đều là những tín hiệu số. Tín hiệu tương Tự: - Là tín hiệu liên tục từ 0-10V hay từ 4-20mA. - Ví dụ: Tín hiệu đọc từ Loadcell, từ cảm biến lưu lượng….
Tín hiệu khác: - Bao gồm các tín hiệu giao tiếp với máy tính, với các thiết bị ngoại vi khác bằng các giao thức khác nhau như giao thức RS232, RS485…. 11 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 2. Các Module của PLC S7-300 Việc chọn lựa các CPU và các thiết bị vào ra là không giống nhau. Bởi vậy PLC đã được chia nhỏ ra thành các module riêng lẻ để cho PLC không bị cứng hoá về cấu hình.