Chương 1: Tổng quan. -3- Chương này giới thiệu về đề tài sẽ nghiên cứu, bao gồm lý do chọn đề tài, phương pháp nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu, nội dung nghiên cứu và những giới hạn trong phạm vi của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Phần cơ sở lý thuyết phân tích các giải pháp của các bãi giữ xe có trên thị trường về ưu điểm và nhược điểm. Trình bày những lý thuyết có liên quan đến đề tài để có thể thực hiện đề tài tháp giữ xe tự động như công nghệ RFID, chuẩn giao tiếp USB, chuẩn giao tiếp Ethernet, phần mềm lập trình cho hệ thống như TIA Portal V17, bộ điều khiển PLC, cảm biến,… Chương 3: Thiết kế hệ thống Phân tích vấn đề và và giải thích lý do tại sao lại chọn phương án thiết kế tháp giữ xe tự động hình tháp trụ tròn.
Trình bày bản thiết kế phần cứng, tiến hành lựa chọn thiết bị thỏa mãn yêu cầu hệ thống. Chương 4: Thuật toán điều khiển Trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống, lưu đồ giải thuật, sơ đồ đấu nối mạch điện phần cứng, lựa chọn thiết bị thỏa mãn yêu cầu hệ thống. Chương 5: Kết quả thực nghiệm Chương này cho thấy các kết quả đạt được của đề tài. Hình ảnh và thông số của mô hình.
Mô hình chạy ổn định và hệ thống giám sát hoạt động tốt, đáp ứng những yêu cầu cơ bản về bãi giữ xe tự động. Chương 6: Kết luận, hướng phát triển Trong chương này, nhóm rút ra kết luận từ những kết quả đạt được và đưa ra các hướng phát triển mô hình tiếp theo trong tương lai. Phân tích các giải pháp bãi đỗ xe ô tô tối ưu có trên thị trường Tháp đỗ dạng khung nâng Phương án đỗ xe dạng khung nâng (hình 2.1) là một giải pháp tốt cho các thành phố lớn đang và sẽ phải đối mặt với tình trạng xe cộ quá tải. Hệ thống tháp đỗ xe tự động dạng này bao gồm một cơ cấu nâng được đặt ở trung tâm, cho phép di chuyển đồng thời theo cả hai phương hướng chính là ngang và thẳng đứng, giúp đảm bảo việc di chuyển giữa các ô đậu xe diễn ra nhanh chóng.
Cấu trúc của hệ thống này thường bao gồm một tháp cao 4 hoặc 5 tầng, mỗi tầng có khả năng chứa từ 6 đến 7 xe tùy theo diện tích. 1 Hình ảnh tháp xe hình dạng khung nâng – Ưu điểm: lấy gửi xe nhanh chóng, dễ dàng, tận dụng không gian tốt. – Nhược điểm: có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn nhưng không hiệu quả so với các hệ thống khác do thời gian lấy xe lâu do chỉ có 1 cơ cấu nâng hạ được hoạt động. Bãi giữ xe dạng AGV AGV là viết tắt của "Automated Guided Vehicle" và hệ thống (hình 2.2) này đã được sử dụng là một giải pháp tự động trong quá trình lưu trữ hàng hóa trong nhiều thập -5- kỷ.
Hệ thống lưu trữ xe dựa trên sự di chuyển của các thiết bị AGV. Người điều khiển phương tiện sẽ đỗ xe lên các tấm pallet, và sau đó các tấm pallet này sẽ di chuyển để đưa xe vào vị trí trống trong khu vực đỗ xe. Nếu có nhiều yêu cầu đỗ xe cùng lúc, các AGV sẽ làm việc cùng nhau để điều phối và đưa các xe vào bãi đỗ. 2 Phương án bãi đỗ xe AGV – Ưu điểm: có thể lữu giữ được nhiều xe, lấy- gửi xe nhanh chóng dễ dàng.
– Nhược điểm: chưa tối ưu về không gian. Bãi đỗ dạng hình tháp trụ Tháp đỗ xe tự động hình trụ (hình 2.3) là một sự kết hợp hoàn hảo đỉnh cao giữa thiết kế về cơ khí cùng công nghệ tiên tiến. Nó là một trong những hệ thống tháp đỗ xe hoàn toàn tự động chuyên nghiệp nhất vì nó hoàn hảo cả về mặt mỹ quan và cả chức năng hoạt động. Tháp đỗ xe hoạt động nhờ những cánh tay robot cơ khí thông minh.
Chúng có thể thay con người tự động lấy, trả xe chỉ với tốc độ cao tầm 1 phút/xe. Hệ thống đỗ xe tự động này có khả năng chứa một số lượng lớn xe và yêu cầu diện tích xây dựng phù hợp. Bên cạnh đó, hệ thống này đã được xây dựng thực tế và áp dụng tại một số thành phố như New York, London, Bắc Kinh của các quốc gia trên thế giới là Hoa Kỳ, Anh, Trung Quốc. 3 Phương án tháp đỗ xe hình trụ tròn – Ưu điểm: tính mỹ quan cao hơn các phương án khác, có thể đỗ được nhiều xe, tiết kiệm diện tích có thể xây trên hoặc dưới mặt đất giúp tận dụng vùng không gian bên trên hoặc bên dưới lòng đất.
– Nhược điểm: hệ thống có chi phí đầu tư ban đầu cao, bảo trì, bảo dưỡng rất phức tạp. Hệ thống giữ xe dạng Rotary Hệ thống cơ cấu hoạt động tương tự chiếc đu quay (hình 2. Khi có yêu cầu gửi xe, hệ thống có thể tự động nhận dạng xe của bạn và tìm đường nhanh hơn để đưa xe của bạn xuống mặt đất theo ngược chiều kim đồng hồ hoặc cùng chiều kim đồng hồ. 4 Hệ thống giữ xe tự động Rotary – Ưu điểm: xây dựng dễ dàng, tận dụng không gian tốt, tốc độ lấy, gửi xe nhanh.
– Nhược điểm: sức chứa thấp, khi có thiên tai hoặc gió lớn sẽ ảnh hưởng đến hệ thống. Các cơ sở lý thuyết khác có liên quan đến hệ thống Công nghệ RFID a. Giới thiệu RFID, được còn gọi là Radio Frequency Identification, là một công nghệ sử dụng sóng vô tuyến và trường điện từ để có thể nhận dạng đối tượng mong muốn. Nó là một giải pháp thay thế cho các mã vạch với một số ưu điểm đáng chú ý như: RFID cho phép thu thập thông tin từ thẻ mà không cần tiếp xúc trực tiếp, có khả năng đọc thông qua lớp ngăn cách, và có tốc độ đọc và ghi nhanh chỉ trong vài mili giây.
Các thẻ RFID hiện đại cũng có dung lượng bộ nhớ lớn, từ 16 đến 64 Kbyte, vượt xa so với mã vạch thông thường. Cấu tạo Một thiết bị hoặc hệ thống RFID được cấu tạo từ hai thành phần chính chủ yếu là: thiết bị đọc (reader) và thiết bị phát (tag) có chứa chip RFID. Thiết bị đọc sẽ được trang bị anten để thu và phát sóng điện từ, trong khi thiết bị phát (tag) thì sẽ được gắn vào đối tượng cần nhận dạng. Mỗi tag RFID chứa một mã số duy nhất và không trùng lặp.
5 Cấu trúc giao tiếp RFID cơ bản Thẻ RFID có 2 loại chính dựa theo mức độ phổ biến: thẻ RFID thụ động và chủ động. Thẻ RFID chủ động yêu cầu nguồn điện, có thể được cấp từ bên ngoài hoặc sử dụng pin tích hợp. Chúng có khả năng nhận tín hiệu từ khoảng cách xa và thường được sử dụng trên máy bay hoặc gắn trên ô tô, kết hợp với công nghệ di động và GPS để xác -8- định vị trí. Tuy nhiên, việc sử dụng pin ảnh hưởng đến chi phí, kích thước và tuổi thọ của thẻ, vì vậy chúng thường không được sử dụng rộng rãi trong mục đích thương mại.
Thẻ RFID thụ động là loại được quan tâm nhiều hơn vì chúng không cần nguồn điện hoặc bảo trì. Chúng thường có tuổi thọ lâu và kích thước nhỏ, làm cho chúng phù hợp cho việc gắn nhãn hoặc sử dụng trong thẻ giữ xe. Một thẻ RFID thụ động bao gồm ba thành phần: anten, chip bán dẫn được gắn với anten và vỏ bảo vệ bên ngoài. Đầu đọc (reader) cung cấp nguồn điện và giao tiếp với thẻ.
Anten trên thẻ thu nhận năng lượng và truyền ID của thẻ (chip xử lý quá trình này). Vỏ bảo vệ ngoài cùng giúp bảo vệ anten và chip khỏi các yếu tố môi trường. Nguyên lý hoạt động Một đầu đọc RFID sẽ gửi một xung điện để truy vấn, và thẻ RFID nằm gần đó sẽ phản hồi bằng việc truyền một dữ liệu số, thường là giá trị định dạng của nó và một số thông tin liên quan đến đối tượng cần quản lý. Với thông tin nhận được, ta có thể dễ dàng theo dõi và kiểm soát các vật thể hoặc hàng hóa.
Các chuẩn giao thức truyền dữ liệu trong công nghiệp a. Chuẩn giao thức USB Giới thiệu USB (Universal Serial Bus) là một giao thức kết nối phổ biến được sử dụng cho việc kết nối giữ máy tính và các thiết bị điện tử ngoại vi, tiêu dùng. USB được sử dụng để có thể kết nối dễ dàng với các thiết bị ngoại vi với máy tính như bàn phím, tai nghe, chuột, hub mở rộng,… Cổng giao tiếp USB thường được thiết kế dưới dạng các cổng cắm đồng nhất cho các thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn. Đặc điểm Cho phép có thể mở rộng đến 127 thiết bị có thể kết nối cùng lúc vào cùng một máy tính thông qua một cổng USB duy nhất bằng Port mở rộng với điều khiển đủ điện áp.
6 Sơ đồ cấu trúc kết nối Universal Serial Bus Cáp USB gồm hai dây nguồn là +5V và dây chung GND, cùng với một cặp dây xoắn để truyền dữ liệu. Các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp như chuột, bàn phím, loa máy tính công suất thấp được cung cấp nguồn trực tiếp từ cổng USB. Tuy nhiên, các thiết bị có nhu cầu sử dụng nguồn công suất lớn như máy in, máy quét sẽ không sử dụng nguồn từ đường truyền USB như nguồn chính mà sử dụng nguồn cấp riêng. Trong trường hợp này, đường truyền nguồn của USB chỉ đóng vai trò so sánh mức điện thế của tín hiệu.
Thiết bị USB có thể được kết nối với máy tính theo tiêu chuẩn có dây hoặc không dây. Đối với thiết bị không dây, thường được trang bị một nguồn cấp riêng khi kết nối với máy tính. Chuẩn giao thức Ethernet Ethernet là một chuẩn truyền thông mạng kết nối mạng cục bộ (LAN) dựa trên giao thức TCP/IP nhằm truyền thông tin, tín hiệu giữa các máy tính, bộ điều khiển PLC, DDC, switch, router,… Ethernet có tốc độ truyền rất cao từ 10 lên đến 100 triệu bít một giây (Mbps). làm cho nó phổ biến trong các ứng dụng truyền thông công nghiệp.
Công nghệ Ethernet thường sử dụng cáp đôi xoắn với tốc độ 10 Mbps. Ngoài ra công nghệ Ethernet sử dụng cáp đôi, hoặc cáp sợi quang, hệ thống cáp đồng trục. Tuy nhiên, chuẩn tốc độ cho Ethernet đã được nâng cấp lên đến 100 Mbps, cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao hơn. -10- Kể từ khi tiêu chuẩn Ethernet được đưa ra, việc xây dựng và cấu hình mạng Ethernet đã trở nên đơn giản hơn đối với mọi người.