I. Giới thiệu về Thiết kế và điều khiển hệ thống bãi giữ xe ô tô tự động tại HCMUTE
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo và điều khiển hệ thống bãi giữ xe ô tô tự động" tại HCMUTE tập trung vào việc giải quyết vấn đề thiếu bãi đỗ xe ô tô ở các thành phố lớn, đặc biệt là tại Thành phố Hồ Chí Minh. Đồ án nhấn mạnh vào việc thiết kế và chế tạo một mô hình bãi giữ xe tự động, nhằm nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ tự động hóa vào quản lý bãi đỗ xe. Nội dung bao gồm các khía cạnh thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động, điều khiển hệ thống bãi giữ xe, và quản lý bãi giữ xe. Đồ án cũng xem xét các yếu tố về an ninh bãi giữ xe tự động và chi phí xây dựng bãi giữ xe.
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ô tô cá nhân tại các thành phố lớn dẫn đến tình trạng thiếu bãi đỗ xe trầm trọng. Các bãi đỗ xe hiện hữu thường quá tải, giá cả cao, và thiếu sự quản lý hiệu quả. Bãi giữ xe thông minh là một giải pháp cần thiết để giải quyết vấn đề này. Đồ án này hướng đến việc cung cấp một mô hình bãi giữ xe tự động nhằm giảm thiểu các vấn đề nêu trên. Việc ứng dụng công nghệ tự động hóa trong bãi giữ xe tự động HCMUTE sẽ giúp nâng cao hiệu quả quản lý, tiết kiệm diện tích, và cải thiện trải nghiệm người dùng. Xu hướng bãi giữ xe thông minh đang phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu, và đồ án này góp phần nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này trong bối cảnh Việt Nam.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế và chế tạo một mô hình bãi giữ xe ô tô tự động nhỏ gọn. Mô hình này sẽ mô phỏng nguyên lý hoạt động của một hệ thống bãi giữ xe thực tế, bao gồm các khía cạnh cơ khí, điện tử, và lập trình điều khiển. Mặc dù mô hình có quy mô nhỏ hơn so với bãi giữ xe thực tế (6 ngăn so với dự tính ban đầu là 45 ngăn), nó vẫn giúp minh họa đầy đủ các nguyên tắc hoạt động chính. Việc lựa chọn quy mô nhỏ hơn là do những hạn chế về chi phí và thời gian thực hiện. Đồ án sẽ tập trung vào việc thiết kế phần mềm bãi giữ xe, bao gồm cả giám sát WinCC và lập trình PLC. Mục tiêu cuối cùng là chứng minh tính khả thi của việc ứng dụng công nghệ tự động hóa vào quản lý xe bãi giữ xe.
1.3 Phương pháp nghiên cứu
Đồ án áp dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực hành. Đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã tham khảo các tài liệu, sách báo, và bài báo khoa học liên quan đến hệ thống bãi giữ xe tự động. Tiếp theo, nhóm tiến hành thiết kế cơ khí cho mô hình sử dụng phần mềm Solidworks. Song song đó, nhóm nghiên cứu và lựa chọn các linh kiện điện tử, bao gồm PLC, Arduino, cảm biến, và động cơ. Nhóm cũng đã tiến hành lập trình điều khiển sử dụng ngôn ngữ lập trình phù hợp với PLC và Arduino. Cuối cùng, nhóm đã chế tạo và lắp ráp mô hình, tiến hành thử nghiệm và đánh giá hiệu quả hoạt động. Ngôn ngữ lập trình bãi giữ xe được lựa chọn phù hợp với các thiết bị điều khiển được sử dụng trong đồ án.
II. Thiết kế Hệ thống
Phần này tập trung vào thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động, bao gồm thiết kế phần cứng và thiết kế phần mềm. Thiết kế phần cứng bao gồm việc lựa chọn các thiết bị cơ khí, điện tử, và điều khiển phù hợp. Thiết kế phần mềm bao gồm việc lập trình điều khiển hệ thống và thiết kế giao diện người dùng. Đồ án đã sử dụng các công nghệ hiện đại, như PLC, Arduino, và WinCC, để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của hệ thống. Cảm biến bãi giữ xe đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và điều khiển hệ thống.
2.1 Thiết kế cơ khí
Phần này mô tả chi tiết về thiết kế cơ khí của mô hình bãi giữ xe tự động HCMUTE. Nhóm đã sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế các bộ phận cơ khí, bao gồm khung sườn, cơ cấu nâng hạ, và cơ cấu di chuyển xe. Việc lựa chọn vật liệu và kích thước phù hợp đảm bảo độ bền và khả năng hoạt động ổn định của hệ thống. Thiết kế phần động học và thiết kế phần động lực học được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác và an toàn. Các yếu tố như trọng lượng xe, lực tác động, và tốc độ di chuyển được tính toán để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn. Thiết kế cấu kiện bãi giữ xe phải đảm bảo tính bền vững và khả năng chịu tải.
2.2 Thiết kế điện và điều khiển
Phần này tập trung vào thiết kế điện và điều khiển của hệ thống. Nhóm đã lựa chọn và sử dụng PLC (Programmable Logic Controller) để điều khiển các động cơ và cảm biến. Arduino được sử dụng để xử lý các tín hiệu từ cảm biến và giao tiếp với PLC. WinCC được sử dụng để tạo ra giao diện người dùng, cho phép giám sát và điều khiển hệ thống một cách dễ dàng. Thuật toán điều khiển được lập trình để đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác và an toàn. Việc sử dụng động cơ AC Servo giúp hệ thống hoạt động chính xác và mượt mà. Cấu trúc phần cứng được thiết kế sao cho dễ dàng lắp ráp và bảo trì. Mạch điều khiển được thiết kế đơn giản và dễ hiểu.
III. Thực nghiệm và đánh giá
Phần này trình bày kết quả thực nghiệm và đánh giá hiệu quả của mô hình bãi giữ xe tự động đã chế tạo. Kết quả thử nghiệm cho thấy mô hình hoạt động ổn định và chính xác. Nhóm đã tiến hành nhiều bài thử nghiệm khác nhau để đánh giá hiệu suất của hệ thống, bao gồm tốc độ gửi và lấy xe, độ chính xác của hệ thống điều khiển, và độ tin cậy của hệ thống. Nhóm cũng đã phân tích các lỗi có thể xảy ra và đề xuất các giải pháp khắc phục. Mục tiêu của giai đoạn thực nghiệm là chứng minh tính khả thi của mô hình và đánh giá hiệu quả của thuật toán điều khiển.
3.1 Kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình bãi giữ xe tự động hoạt động hiệu quả. Hệ thống điều khiển hoạt động chính xác và ổn định. Tốc độ gửi và lấy xe đáp ứng được yêu cầu. Độ chính xác của hệ thống đạt mức cao. Độ tin cậy của hệ thống được đánh giá là tốt. Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế cần được cải thiện trong tương lai. Phân tích kết quả thực nghiệm cung cấp thông tin quan trọng để đánh giá hiệu quả của mô hình và đề xuất các cải tiến cho các nghiên cứu tiếp theo. Dữ liệu thực nghiệm được thu thập và phân tích kỹ lưỡng để đảm bảo độ tin cậy của kết quả.
3.2 Đánh giá và đề xuất
Mô hình bãi giữ xe tự động đã chứng minh tính khả thi của việc ứng dụng công nghệ tự động hóa vào quản lý bãi đỗ xe. Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế cần được cải thiện, chẳng hạn như quy mô mô hình còn nhỏ, tốc độ hoạt động có thể được nâng cao, và tính năng của hệ thống có thể được mở rộng. Đồ án này cung cấp một nền tảng vững chắc cho các nghiên cứu tiếp theo về bãi giữ xe thông minh. Các đề xuất cho các nghiên cứu trong tương lai bao gồm việc mở rộng quy mô mô hình, tích hợp các tính năng thông minh hơn, và nghiên cứu về khả năng ứng dụng trong thực tế. Đánh giá tổng thể về đồ án cho thấy sự thành công trong việc đạt được các mục tiêu đề ra. Đề xuất cho nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc cải tiến và hoàn thiện hệ thống.
