CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài: Ngày nay, nước ta đang bước vào công cuộc hiện đại hóa đất nước một cách mạnh mẽ, theo mục tiêu mà đất nước đặt ra là: đến năm 2020, nước ta sẽ cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại. Đời sống của người dân ngày càng được nâng cao, qua đó nhu cầu đi lại cũng phát triển một cách chóng mặt. Trong đó, đặc biệt là nhu cầu đi lại bằng ô tô. Lấy ví dụ là công ty Toyota Việt Nam, riêng trong 10 tháng đầu năm 2013, doanh số của Toyota đạt xấp xỉ 26400 xe, chiếm 34.7 % thị phần VAMA-Vietnam Automobile Manufacturers Association ( Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Việt Nam).
Nhìn rộng ra, tính đến năm 2013, sau khoảng 18 năm được thành lập tại Việt Nam, đã có gần 250000 xe ô tô được xuất xưởng. Cùng với sự phát triển ồ ạt của các phương tiện giao thông cá nhân tại các thành phố lớn với tình trạng thừa ô tô, thiếu bãi đỗ, nên việc gửi xe đã trở thành nỗi khổ của nhiều người. Chưa bao giờ việc tìm kiếm bãi đỗ xe ở các thành phố lớn lại khó khăn đến thế. Các bãi gửi xe luôn trong tình trạng quá tải với giá cả gửi xe rất lộn xộn.
Các điểm giữ xe còn lại đa số là tận dụng vỉa hè, lòng đường, chung cư và ngõ ngách. Hiện nay, việc gia tăng đến chóng mặt của các phương tiện giao thông đang khiến thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đứng trước khủng hoảng bãi giữ xe. Các bãi đỗ xe trong thành phố mới chỉ đáp ứng được 30% nhu cầu giữ xe hiện tại, 70% còn lại là các bãi giữ xe trái phép. Đây cũng chính là nguyên nhân làm cho các lòng đường ngày càng bị thu hẹp, giao thông trở nên tắc nghẽn.
Vì vậy sự ra đời của các bãi đỗ xe thông minh là một giải pháp vô cùng cần thiết và hợp lý cho tình trạng này tại các thành phố lớn.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: Cùng với sự phát triển của xã hội và nhu cầu đi lại bằng ô tô ngày càng cao, nhưng cơ sở vật chất lại chưa đáp ứng được một cách thỏa đáng. Trong đó, đặc biệt là nhu cầu giữ xe là một vấn đề nhức nhối nhất. Vì diện tích để đậu xe là đã lớn, mà còn phải cần có một con đường đủ rộng để ra vào. Do đó, tìm được một chỗ để đậu và gửi xe ở Việt Nam là cả một kỳ công.
Việc tìm được một chỗ đỗ xe đã khó, mà khi đã tìm được rồi thì vẫn chưa hết rắc rối, do thiếu diện tích, nên diện tích đậu cho mỗi chiếc xe là rất nhỏ, khoảng cách giữa hai xe 16 do an Thiết kế, chế tạo và điều khiển mô hình bãi giữ xe ô tô tự động cực kỳ nhỏ và cách sắp xếp không khoa học, đã gây ra rất nhiều khó khăn và ức chế cho người gửi. Do đó, nhu cầu về một bãi giữ xe ô tô tự động là một nhu cầu hết sức cần thiết và cấp bách, nó vừa có thể giải quyết tốt được nhu cầu giữ xe rất cao, không tốn nhiều diện tích để xây dựng và lấy xe một cách nhanh chóng và hiệu quả. Góp phần nâng cao cảnh quan, văn minh đô thị, góp phần làm cho đất nước ngày càng tươi đẹp và hiện đại hơn.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Trên cơ sở tìm hiểu, phân tích nhu cầu giữ xe ô tô hiện nay, các hệ thống giữ xe ô tô tự động trong thực tế. Từ đó, chế tạo hoàn thiện mô hình bãi giữ xe ô tô tự động hình trụ với 3 tầng, mỗi tầng có 15 ngăn chứa xe, riêng tầng 1 có 14 ngăn chứa xe và 1 ngăn bắt đầu.
Do đó, mô hình có khả năng giữ được tối đa 44 xe. Nhưng do giới hạn về chi phí, nên nhóm chỉ sử dụng 6 ngăn chứa xe để mô phỏng quá trình hoạt động của hệ thống trong thực tế. Trên hết, sẽ giúp nhiều sinh viên không có điều kiện tiếp xúc với hệ thống thực trong thực tế có thể học hỏi, trải nghiệm với mô hình, từ đó rút ra nhiều kinh nghiệm quý báu.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 1.1 Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu các hệ thống giữ xe ô tô tự động có trong thực tế. Đặc biệt là bãi giữ xe ô tô tự động lớn trên thế giới “Autostadt” ở Đức… 1.2 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trong một quy mô nhỏ, giới hạn về thời gian và chi phí nên đề tài chỉ dừng lại ở việc tính toán và thiết kế dựa trên mô hình.
Chế tạo mô hình bãi giữ xe ô tô tự động hình trụ với 3 tầng, mỗi tầng có 15 ngăn chứa xe.5 Phương pháp nghiên cứu: 1.1 Cơ sở phương pháp luận: Trước hết, tìm hiểu các loại mô hình bãi giữ xe ô tô tự động hiện có trong thực tế. Sau đó, tiến hành phân tích đánh giá ưu, nhược điểm của từng loại và lựa chọn. Cuối cùng là tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình bãi giữ xe ô tô tự động. 17 do an Thiết kế, chế tạo và điều khiển mô hình bãi giữ xe ô tô tự động 1.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể: Nghiên cứu qua các tài liệu, sách báo, giáo trình có liên quan, các tài liệu chuyên ngành dùng trong việc tính toán cũng như điều khiển, lập trình trên các trang web cũng như trên các diễn đàn mạng Internet.
Bao gồm những phương pháp cụ thể sau: Tìm hiểu và tham khảo những sản phẩm có sẵn trên thị trường để thiết kế mô hình 3D, nghiên cứu và ứng dụng những công nghệ tự động, điện – điện tử có sẵn vào việc điều khiển cho hệ thống. Sử dụng kiến thức hình họa vẽ kỹ thuật và phần mềm Solidworks để thiết kế các chi tiết, cơ cấu cho toàn bộ mô hình. Áp dụng các kiến thức cơ sở ngành như: bộ truyền động trong nguyên lý – chi tiết máy, cơ lý thuyết, … vào việc tính toán thực tế. Ngoài ra, còn tìm hiểu về kiến thức tự động hóa cùng với các thiết bị tự động hóa như: CB, PLC S7-200, board Arduino Uno, động cơ AC 1 pha, Driver điều khiển động cơ, … Vận dụng kiến thức ngành lien quan như: kỹ thuật điện – điện tử, vi điều khiển, sử dụng phần mềm Orcad và Protues để thiết kế và mô phỏng mạch điều khiển.
Chế tạo và lắp đặt mạch điện điều khiển cho toàn bộ hệ thống mô hình bãi giữ xe ô tô tự động. Xây dựng giải thuật chương trình điều khiển. Lập trình điều khiển hệ thống dùng Arduino Uno kết hợp PLC S7-200. Thiết kế giao diện giám sát hệ thống dùng WinCC.6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp: Đồ án tốt nghiệp được chia làm 3 phần: Cơ khí: bao gồm toàn bộ phần khung thép, cơ cấu nâng sử dụng bộ truyền đai răng và cơ cấu ra-vào để gửi-lấy xe.
Điện: bao gồm toàn bộ 2 động cơ AC Servo, 2 động cơ DC hộp số, PLC, Arduino, mạch quét thẻ từ, rờ le, dây điện… Điều khiển: giao diện giám sát WinCC và lập trình bằng PLC. 18 do an Thiết kế, chế tạo và điều khiển mô hình bãi giữ xe ô tô tự động CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Một số loại bãi giữ xe trên thế giới hiện nay: 2.1 Bãi giữ xe xếp chồng (Auto Stacker): Là bãi giữ xe sử dụng kết hợp giữa băng chuyền và thang máy để đưa xe từ mặt đất lên chỗ giữ xe. Bãi giữ xenày có dạng hình hộp, có kích thước vừa và nhỏ, phù hợp với diện tích dài. Tuy nhiên, bãi giữ xe này phù hợp hơn với các bãi giữ xe nhỏ và hiệu quả kinh tế chưa cao do số tầng có thể chứa xe không nhiều.1 Mô hình bãi giữ xe kiểu xếp chồng.2 Mô hình bãi giữ xe nhiều tầng: Trong mô hình này, người gửi xe phải tự lái xe vào vị trí gửi xe qua các con đường dốc, mô hình này tính tự động hóa chưa cao và có thể gây ô nhiễm môi trường do vẫn phải lãi xe một đoạn đường.
Tuy nhiên, ưu điểm của bãi giữ xe này là số lượng xe gửi đước lớn. 19 do an Thiết kế, chế tạo và điều khiển mô hình bãi giữ xe ô tô tự động Hình 2.2 Bãi giữ xe nhiều tầng tại sân bay Hamburg.3 Mô hình bãi giữ xe hoàn toàn tự động: Ưu điểm của mô hình này là đã tự động hóa hoàn toàn việc gửi xe, người gửi chỉ phải lái xe vào khu vực quy định, rồi bước ra khỏi xe và xe sẽ được đưa đi gửi hoàn toàn tự động. Toàn bộ quá trình gửi xe chỉ mất vài phút và tuyệt đối an toàn. Ngoài ra, do các xe được xếp sát nhau nên đã tối ưu hóa diện tích và tăng tối đa số xe gửi được.
Đây là mô hình hiện đại nhất và được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trên thế giới. Dưới đây là một số bãi giữ xe thực tế.3 Gara ô tô tự động Autostadt, Wolfsburg, Đức. 20 do an Thiết kế, chế tạo và điều khiển mô hình bãi giữ xe ô tô tự động CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP 3.1 Yêu cầu của đề tài: Xây dựng được một mô hình bãi giữ xe ô tô tự động, có khả năng lấy xe từ vị trí ban đầu, đưa đến ngăn giữ xe theo chế độ auto hoặc manual, gửi xe vào ngăn chứa và quay trở về vị trí ban đầu. Hệ thống phải hoạt động tương đối ổn định, được giám sát bằng WinCC trên máy tính.
Mô hình có kiểu dáng hình trụ, bao gồm 3 tầng giữ xe, mỗi tầng bao gồm 15 ngăn chứa xe, do giới hạn về thời gian và kinh phí, nên tầng 1 sẽ có 3 ngăn giữ xe và 1 ngăn bắt đầu, tầng 2 có 2 ngăn giữ xe và tầng 3 có 1 ngăn giữ xe.2 Phương pháp và giải pháp thực hiện: 3.1 Phân tích ưu, nhược điểm của từng loại: Biên dạng ngoài: Ưu điểm Nhược điểm Hình ảnh minh hoạ Hình Thích hợp cho Tốn nhiều động cơ hộp chữ khu vực có diện điều khiển lấy xe, nhật tích vừa và có chỉ triển khai ở quy dạng hình vuông mô vừa và nhỏ. hay hình chữ nhật. Hình trụ Tốn ít động cơ Cần diện tích lớn, tròn điều khiển lấy xe, Khó triển khai triển khai ở quy được ở qui mô mô vừa và lớn tuỳ nhỏ. vào nhu cầu, gửi được nhiều xe, hệ thống chắc chắn và thuận tiện.