Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa: Bãi Giữ Xe Tự Động Dùng S7-1200

Chuyên khảo phân tích Bãi giữ xe tự động dùng s7 1200, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

2024

89
5
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

LỜI MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Đặt vấn đề

1.2. Mục tiêu đồ án

1.3. Đối tượng nghiên cứu

1.4. Phạm vi nghiên cứu

1.5. Nội dung đề tài

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Phân tích các giải pháp bãi giữ xe

2.2. Bãi giữ xe ô tô truyền thống

2.3. Bãi giữ xe ô tô cao tầng

2.4. Bãi giữ xe ô tô tự động trung chuyển

2.5. Bãi giữ xe ô tô tự động dạng trụ tròn

2.6. Lựa chọn giải pháp cho bãi gửi xe ô tô

2.7. Cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài

2.7.1. Công nghệ RFID

2.7.2. Thư viện xử lý ảnh

2.7.3. Khái niệm Web Server

2.7.4. Khái niệm Machine learning YOLO V8

2.7.5. Các chuẩn giao tiếp dùng trong hệ thống

2.7.6. Giới thiệu ngôn ngữ lập trình

2.7.7. Giới thiệu phần mềm

3. CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG

3.1. Giới thiệu khái quát về hoạt động hệ thống

3.2. Yêu cầu thiết kế

3.3. Lựa chọn thiết bị

3.4. Lựa chọn giải pháp gửi xe ô tô tự động

3.5. Lựa chọn cơ cấu truyền động cho mô hình

3.6. PLC S7-1200 1214 DC/DC/DC

3.7. Vi điều khiển ESP32

3.8. Động cơ giảm tốc

3.9. Vòng bi trượt

3.10. Cảm biến hồng ngoại

3.11. Công tắc hành trình

3.12. Mạch RFID RC522

3.13. Thiết kế phần cứng

3.13.1. Yêu cầu thiết kế phần cứng

3.13.2. Thiết kế cơ cấu truyền động tay nâng

4. CHƯƠNG 4: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1. Sơ đồ kết nối tổng quan

4.2. Lưu đồ giải thuật và sơ đồ nối dây

4.3. Thi công phần cứng

4.4. Thi công mô hình hệ thống

4.5. Thi công phần điện

4.6. Lập trình giao diện giám sát

4.6.1. Giao diện giám sát, điều khiển trên WinCC

4.6.2. Giao diện giám sát, điều khiển trên Web Server

4.6.3. Giao diện giám sát, điều khiển trên Python

4.7. Viết chương trình điều khiển hệ thống

4.7.1. Chương trình đọc thẻ RFID

4.7.2. Chương trình lựa chọn vị trí gửi xe

4.8. Vận hành hệ thống

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ

5.1. Kết quả đạt được

5.2. Phân tích và so sánh

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về bãi giữ xe tự động sử dụng S7 1200

Bãi giữ xe tự động là một giải pháp hiện đại nhằm giải quyết vấn đề đỗ xe trong đô thị. Hệ thống này sử dụng công nghệ tự động hóa để tối ưu hóa quy trình gửi và lấy xe. Đặc biệt, việc áp dụng PLC S7-1200 giúp điều khiển hệ thống một cách chính xác và hiệu quả. Hệ thống này không chỉ tiết kiệm diện tích mà còn nâng cao trải nghiệm của người dùng.

1.1. Hệ thống bãi giữ xe tự động và lợi ích

Hệ thống bãi giữ xe tự động mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm không gian, giảm thiểu thời gian chờ đợi và tăng cường an ninh cho xe. Việc sử dụng công nghệ RFID và cảm biến giúp quản lý xe một cách thông minh và hiệu quả.

1.2. Công nghệ S7 1200 trong điều khiển bãi giữ xe

PLC S7-1200 là một trong những công nghệ tiên tiến nhất trong lĩnh vực tự động hóa. Nó cho phép lập trình linh hoạt và dễ dàng tích hợp với các thiết bị khác, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống bãi giữ xe.

II. Vấn đề và thách thức trong quản lý bãi giữ xe

Quản lý bãi giữ xe hiện nay gặp nhiều thách thức như tình trạng quá tải, mất an toàn và khó khăn trong việc tìm kiếm xe. Những vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến người sử dụng mà còn gây áp lực lên cơ sở hạ tầng đô thị. Việc phát triển bãi giữ xe tự động là một giải pháp cần thiết để giải quyết những vấn đề này.

2.1. Tình trạng quá tải bãi giữ xe hiện tại

Sự gia tăng số lượng phương tiện cá nhân dẫn đến tình trạng quá tải tại các bãi giữ xe. Điều này gây ra ùn tắc giao thông và làm giảm chất lượng cuộc sống của người dân.

2.2. An toàn và bảo mật trong bãi giữ xe

Mất an toàn và bảo mật là một trong những vấn đề lớn trong quản lý bãi giữ xe. Việc áp dụng công nghệ RFID và camera giám sát giúp tăng cường an ninh cho hệ thống.

III. Phương pháp thiết kế bãi giữ xe tự động hiệu quả

Thiết kế bãi giữ xe tự động cần phải đảm bảo tính hiệu quả và an toàn. Việc lựa chọn thiết bị và công nghệ phù hợp là rất quan trọng. Hệ thống cần được lập trình một cách thông minh để tối ưu hóa quy trình gửi và lấy xe.

3.1. Lựa chọn thiết bị cho bãi giữ xe

Việc lựa chọn thiết bị như động cơ, cảm biến và PLC là rất quan trọng. Các thiết bị này cần phải đảm bảo tính ổn định và hiệu suất cao trong quá trình hoạt động.

3.2. Lập trình PLC cho hệ thống bãi giữ xe

Lập trình PLC S7-1200 giúp điều khiển các thiết bị trong hệ thống một cách chính xác. Việc lập trình cần phải đảm bảo tính linh hoạt và dễ dàng bảo trì.

IV. Ứng dụng công nghệ RFID trong bãi giữ xe tự động

Công nghệ RFID được sử dụng để quản lý và theo dõi xe trong bãi giữ xe tự động. Việc áp dụng công nghệ này giúp tăng cường tính bảo mật và giảm thiểu thời gian chờ đợi của khách hàng.

4.1. Lợi ích của công nghệ RFID

Công nghệ RFID giúp nhận diện xe nhanh chóng và chính xác. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao trải nghiệm của người dùng.

4.2. Tích hợp RFID với hệ thống điều khiển

Việc tích hợp RFID với PLC S7-1200 giúp quản lý thông tin xe một cách hiệu quả. Hệ thống có thể tự động cập nhật thông tin và trạng thái của xe.

V. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống bãi giữ xe tự động sử dụng S7-1200 hoạt động hiệu quả và ổn định. Hệ thống đã được thử nghiệm và cho thấy khả năng giảm thiểu thời gian chờ đợi và tăng cường an ninh cho xe.

5.1. Thử nghiệm và đánh giá hệ thống

Hệ thống đã được thử nghiệm trong nhiều điều kiện khác nhau và cho thấy khả năng hoạt động ổn định. Các chỉ số hiệu suất đều đạt yêu cầu đề ra.

5.2. Ứng dụng thực tiễn của bãi giữ xe tự động

Hệ thống bãi giữ xe tự động có thể được áp dụng rộng rãi trong các khu đô thị lớn, giúp giải quyết vấn đề đỗ xe và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

VI. Kết luận và hướng phát triển tương lai

Bãi giữ xe tự động sử dụng S7-1200 là một giải pháp hiệu quả cho vấn đề đỗ xe trong đô thị. Hệ thống không chỉ giúp tiết kiệm không gian mà còn nâng cao trải nghiệm của người dùng. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển để cải thiện hiệu suất và tính năng của hệ thống.

6.1. Những điểm mạnh của hệ thống

Hệ thống bãi giữ xe tự động có nhiều điểm mạnh như tiết kiệm không gian, giảm thiểu thời gian chờ đợi và tăng cường an ninh cho xe.

6.2. Hướng phát triển trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để cải thiện hiệu suất và tính năng của hệ thống bãi giữ xe tự động.

10/07/2025
Bãi giữ xe tự động dùng s7 1200

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan Trình bày vấn đề tồn tại trong thực tế từ đó đưa ra lý do chọn đề tài, xác định mục tiêu và bố cục của đề tài. • Chương 2: Cơ sở lý thuyết Phân tích ưu nhược điểm các bãi gữi xe hiện có, trình bày các lý thuyết có liên quan đến đề tài • Chương 3: Lựa chọn thiết kế và xây dựng hệ thống Lựa chọn các cơ cấu đang có trong thực tế, lựa chọn thiết bị, thiết kế phần cứng sử dụng trong hệ thống • Chương 4: Lưu đồ giải thuật và thi công hệ thống Trình bày cấu trúc hoạt động của hệ thống, thi công phần cứng, phần điện • Chương 5: Kết quả so sánh thực nghiệm Trình bày những kết quả đạt được từ thực nghiệm. Phân tích, đánh giá và so sánh với mục tiêu ban đầu đặt ra. • Chương 6: Kết luận và phương hướng phát triển Trình bày những điểm mạnh và những điều chưa đạt được của hệ thống và đưa ra các giải pháp phát triển cho đề tài trong tương lai.

2 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Phân tích các giải pháp bãi giữ xe 2. Bãi giữ xe ô tô truyền thống Hệ thống gởi xe này cần chỉ là một diện tích có kẻ vạch với một số nhân viên quản lý, kiểm vé và ghi nhận thông tin xe của khách hàng. Dạng giữ xe này đòi hỏi ít năng lượng cho việc chiếu sáng và không bị ảnh hưởng khi có sự cố mất điện.

Ưu điểm: - Đầu tư với mức độ thấp - Chi phí vận hành thấp - Hệ thống sử dụng đơn giản Nhược điểm: - Không mang theo sự tự động - Nguy cơ trộm cắp - Suy giảm do giá trị bất động sản tăng dần - Số lượng gởi có phần thấp hơn so với bãi gởi phương tiện cao Hình 2.1 Bãi giữ xe ô tô truyền thống 2. Bãi giữ xe ô tô cao tầng Tương tự như bãi gửi xe truyền thống nhưng đã được mở rộng thêm không gian lưu trữ bằng cách xây dựng thêm các tầng để lưu trữ xe nhằm khai thác thông gian theo chiều dọc, khách hàng sẽ di chuyển theo đường cung tròn để đi dần lên cao. Ưu điểm: - Có nhiều không gian lưu giữ xe Nhược điểm: - Khách hàng tự di chuyển tự do ở các tầng gây mất trật tự và an toàn. 3 - Chưa cắt giảm được lượng khí thải Hình 2.2 Bãi gửi xe ô tô cao tầng 2.

Bãi giữ xe ô tô tự động trung chuyển Hệ thống sử dụng các thang máy để đưa mâm chứa xe vào vị trí gửi, thường được thiết kế âm dưới mặt đất hoặc nổi trên mặt đất. Hệ thống con lăn, ròng rọc được bố trí ở mọi nơi trong hệ thống để phục vụ việc di chuyển của mâm. Việc gửi xe cũng hoạt động tự động. Ưu điểm: - Thời gian gửi xe lấy xe tối ưu.

- Sự hài hòa và ứng dụng tốt vì có thể thiết kế âm nền. - Hệ thống mang tính tự động cao. Nhược điểm: - Giá thành đầu tư cao. - Yêu cầu công nghệ kỹ thuật cao.3 Bãi gửi xe ô tô tự động trung chuyển 4 2.

Bãi giữ xe ô tô tự động dạng trụ tròn Hệ thống tự động này sẽ cho phép xe được lấy và di chuyển nhờ cơ cấu trục 3 hướng, xe được gửi xung quanh trụ tròn. Khách hàng chỉ cần hoàn tất thủ tục gửi xe, việc gửi xe sẽ được thực hiện tự động. Ưu điểm: - Có sức chứa số xe lớn hơn so với những bãi đỗ xe ô tô tự động khác. - Thời gian lấy xe nhanh, tính tự động cao, giám sát chặt chẻ.

- Cắt giảm lượng khí thải ra môi trường. - Tính thẩm mỹ cao Nhược điểm: - Vấn đề về chi phí đầu tư - Yêu cầu công nghệ kỹ thuật cao Hình 2.4 Bãi gửi xe ô tô dạng trụ tròn 2. Lựa chọn giải pháp cho bãi gửi xe ô tô Nhóm lựa chọn thi công mô hình bãi giữ xe ô tô có dạng trụ tròn. Có cơ cấu vận chuyển xe tay nâng và khu vực chứa xe dạng trụ tròn bao quanh tay nâng đó.

bãi giữ xe ô tô tự động dạng trụ tròn kết hợp cơ cấu tay nâng xoay với khu vực chứa xe được sắp xếp xung quanh trụ tròn, tối ưu hóa không gian và tiện lợi khi lưu trữ nhiều xe ô tô mà không cần phải di chuyển các xe khác ra khỏi chỗ đỗ. - Cơ cấu tay nâng: Xe được đặt trên một nền tảng chuyển động có thể xoay được xung quanh trục trung tâm, điều này cho phép xe được di chuyển lên và xuống mà không cần phải di chuyển tới hoặc lùi ra khỏi chỗ đỗ. Cơ cấu này thường được điều khiển bằng các động cơ điện hoặc thủy lực. - Khu vực chứa xe: Mỗi tầng của bãi giữ xe trụ tròn có thể chứa nhiều xe.

Các chỗ đỗ xe được phân bố theo vòng tròn quanh trụ và sắp xếp một cách hợp lý để tối đa hóa số lượng xe có thể đỗ trong không gian nhỏ. Cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài 2. Công nghệ RFID Công nghệ RFID là kỹ thuật diện nhận bằng sóng vô tuyến, cho phép thu sóng radio, giám sát, quản lý đối tượng. Công nghệ này có thể đọc nhiều thẻ cùng lúc với độ chính xác, không cần sử dụng công nghệ tia sáng như đọc mã vạch, có thể đọc, nhận dạng dữ liệu truyền qua khoảng cách nhỏ mà không cần tiếp xúc, thẻ RFID vẫn đọc được mã thẻ dù thẻ có bị cong vênh.

Lợi ích của thẻ từ có thể dùng làm thẻ điểm danh chấm công của công ty, gửi và lấy xe tại bãi gửi xe.5 Cấu trúc công nghệ RFID 2. Thư viện xử lý ảnh • Thư viện OpenCV OpenCV là thư viện mã nguồn mở có thể giúp làm những nhiệm vụ thị giác máy tính và xử lý ảnh. Thư viện này được ứng dụng trong thị giác máy tính như nhận diện gương mặt, phát hiện người và vật thể, tái tạo 3D, trong lĩnh vực y tế, và các công việc khác. OpenCV còn chạy trên nhiều hệ hệ thống khác nhau như Windows, macOS, Linux, Android, IOS và cũng hỗ trợ các ngôn ngữ lập trình khác.

• Thư viện Easyocr EasyOCR là một thư viện mã nguồn mở được phát triển bởi Jaided AI, cho phép thực hiện nhận dạng ký tự quang học một cách dễ dàng và hiệu quả. OCR (Optical Character Recognition) là công nghệ chuyển đổi các ký tự trong hình ảnh hoặc tài liệu quét thành văn bản có thể chỉnh sửa và tìm kiếm được. EasyOCR hỗ trợ nhận 6 dạng ký tự cho hơn 80 ngôn ngữ, bao gồm cả những hình ảnh ngôn ngữ phức tạp như chữ tượng hình. Đặc biệt dễ dàng tích hợp với các framework AI, nó sử dụng các mô hình học sâu tiên tiến (deep learning) để đạt được độ chính xác cao trong nhận dạng ký tự.

Khái niệm Web Server Webserver, cách gọi thân thuộc khác là máy chủ web, là một phần mềm hay một hệ thống có khả năng và trách nhiệm cung cấp các tài nguyên như trang HTML, hình ảnh, video cũng như các dữ liệu tới người sử dụng bằng cách truy cập vào các trình duyệt web thông qua mạng nội bộ hoặc mạng internet. Thành phần tạo lên Web Server: - Phần cứng: Cần có một máy tính làm máy chủ chạy và chứa phần mềm máy chủ web và được cấu hình một cách rõ ràng. Máy chủ cần có CPU thực hiện các tác vụ tính toán, RAM dùng để lưu trữ dữ liệu tạm thời và các yêu cầu cần xử lý,… - Phần mềm: Máy chủ cần phải có một hệ điều hành phổ biến như Linux, Windows hoặc MacOS. Để tạo lên trang web, cần phải có ngôn ngữ lập trình, đặc biệt là web động thì cần PHP, Python, Ruby hoặc Node.

Bên cạnh đó để lưu trữ và truy xuất dữ liệu cần có một cơ sở dữ liệu như MySQL, PostgreSQL, MongoDB, hoặc Redis. Webserver có vai trò quan trọng và gắn liền với đời sống công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện này, từ giải trí, quảng cáo, vận chuyển cũng như trong hệ thống quản lí và sản xuất. Webserver đóng vai trò trung gian, xử lý và truyền tải thông tin giữa các người dùng và các ứng dụng, cơ sở dữ liệu thông qua giao thức HTTP hoặc HTTPS. Trong việc giám sát hệ thống và điều khiển chúng từ xa bằng internet thông qua ứng dụng Webserver giúp người dùng có thể truy cập và điều khiển hệ thống từ bất kỳ đâu có kết nối internet, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí di chuyển.

Giảm chi phí nhân lục vận hành, cho phép giám sát các thông số hệ thống ngay lập tức nâng cao hiệu quả và tăng tính linh hoạt trong việc giám sát. Khái niệm Machine learning YOLO V8 YOLO là một kiến trúc mạng thần kinh sâu (deep neural network), một thuật toán phát triển trong việc nhận dạng đối tượng qua hình ảnh và video trong thời gian thực chính xác cao. YOLO V8 được cải tiến thuật toán và tối ưu nhận diện đối tượng so với các phiên bản trước. Mô hình YOLO được huấn luyện trên dữ liệu lớn như COCO và ImageNet.

Cho phép chúng có năng lực dự đoán chính xác với các dữ liệu được huấn luyện. YOLO V8 cung cấp các công cụ và API dễ dùng, dễ triển khai và tích hợp trong các ứng dụng. Các chuẩn giao tiếp dùng trong hệ thống • Ethernet Ethernet là một chuẩn giao tiếp mạng được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ (LAN) để kết nối các thiết bị như máy tính, máy in, bộ định tuyến và các thiết bị mạng khác. Ethernet được phát triển vào những năm 1970 bởi Xerox PARC, với phiên bản đầu tiên được công bố vào năm 1980.

Phiên bản thương mại đầu tiên của Ethernet có tốc độ 10 Mbps (Megabits per second). Ethernet hoạt động theo nguyên tắc Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD). Các thiết bị trong mạng sẽ "lắng nghe" đường truyền trước khi gửi dữ liệu để tránh va chạm. Nếu có va chạm, các thiết bị sẽ dừng gửi và thử lại sau một thời gian ngẫu nhiên.

Ethernet được sử dụng rộng rãi trong các mạng văn phòng, gia đình, trung tâm dữ liệu và các hệ thống mạng công nghiệp vì nó dễ triển khai, chi phí thấp, tốc độ cao, độ tin cậy cao. • Bluetooth Bluetooth là một chuẩn giao tiếp không dây dùng để trao đổi dữ liệu trong khoảng cách ngắn bằng sóng vô tuyến. Được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị như điện thoại di động, máy tính xách tay, loa không dây, và các thiết bị IoT, Bluetooth giúp kết nối và trao đổi thông tin một cách dễ dàng và tiện lợi. Bluetooth hoạt động trong dải tần ISM (Industrial, Scientific, and Medical) từ 2.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Đồ Án Tốt Nghiệp: Bãi Giữ Xe Tự Động Sử Dụng S7-1200" trình bày một hệ thống bãi giữ xe tự động sử dụng PLC S7-1200, mang lại nhiều lợi ích cho người đọc, từ việc tối ưu hóa quy trình đỗ xe đến việc giảm thiểu thời gian chờ đợi. Hệ thống này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả quản lý bãi đỗ mà còn đảm bảo an toàn cho phương tiện.

Để mở rộng thêm kiến thức về các ứng dụng công nghệ trong lĩnh vực tự động hóa và điều khiển, bạn có thể tham khảo tài liệu Khóa luận tốt nghiệp truyền thông và mạng máy tính xây dựng hệ thống camera thông minh để giám sát phương tiện trong bãi giữ xe, nơi cung cấp cái nhìn sâu sắc về việc giám sát và quản lý phương tiện. Ngoài ra, tài liệu Khóa luận tốt nghiệp kỹ thuật máy tính hệ thống điều khiển tự động cho căn hộ chung cư cũng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các hệ thống tự động hóa trong không gian sống. Cuối cùng, tài liệu Ứng dụng webserver điều khiển và giám sát áp suất sẽ mở rộng thêm kiến thức về việc ứng dụng công nghệ web trong điều khiển và giám sát hệ thống.

Những tài liệu này không chỉ bổ sung cho nội dung của đồ án mà còn giúp bạn khám phá thêm nhiều khía cạnh thú vị trong lĩnh vực tự động hóa và công nghệ thông tin.