1. Trang Chủ
  2. Điện-Điện tử-Viễn thông
  3. Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công mô hình điều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô tự động

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công mô hình điều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô tự động

Ứng dụng những tính năng vượt trội của PLC, các thiết bị tự động như cảm biến, công tắc hành trình, rơ le trung gian, động cơ,… để thực hiện một mô hình bãi giữ xe ô tô mang tính tự động cao, có khả năng tự động cất xe và trả xe. Ngoài ra, với đề tài này nhóm còn ứng dụng công nghệ RFID và xử lý ảnh nhận diện biển số xe để tăng cường tính bảo mật cho hệ thống. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện-Điện tử-Viễn thông

Số trang 187

Ngày tạo 11/29/2019 8:08:13 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 11.29 M

Tên tệp

Tải Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công mô hình điề... (.pdf)

Xem mẫu

  1. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG GVHD : ThS Nguyễn Tấn Đời SVTH : Nguyễn Thanh Lộc MSSV : 13141174 Tp. Hồ Chí Minh - 2/2019
  2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG GVHD : ThS Nguyễn Tấn Đời SVTH : Nguyễn Thanh Lộc MSSV : 13141174 Tp. Hồ Chí Minh - 2/2019
  3. TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 11 tháng 01 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Thanh Lộc MSSV: 13141174 Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2013 Lớp: 13141DT1A Họ tên sinh viên 2: Mai Văn Thành MSSV: 13141310 Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2013 Lớp: 13141DT1B I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: − Kích thước mô hình: chiều dài 70cm, chiều rộng 60cm, chiều cao 75cm. − Động cơ có hộp số 24VDC giúp vận hành hệ thống có vận tốc 94 vòng/phút. − Cảm biến chữ U 24VDC phát hiện vật cản để xác định vị trí. − Công tắc hành trình 24VDC chức năng đóng, mở động cơ. − Webcam colorvis ND60 đóng vai trò thu nhận ảnh đầu vào, kết nối máy tính qua cổng USB. − Cơ cấu truyền động dây xích và bánh răng. − Mạch Arduino Uno R3 và RFID RC522 được dùng làm bộ xử lý đọc thẻ từ, kết nối máy tính thông qua cổng USB. 2. Nội dung thực hiện: − Tìm hiểu các phương thức giao tiếp với PLC. − Tìm hiểu nghiên cứu cách thức quẹt thẻ, xử lý ảnh. − Tìm hiểu PLC S7-1200, CPU-1214C. − Các cách thức hoạt động của mô hình để lựa chon linh kiện phù hợp. ii
  4. − Tìm hiểu, nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển cũng như đảo chiều động cơ dùng rơ le. − Thiết kế, xây dựng phần cứng của mô hình. − Xây dựng chương trình điều khiển, giao tiếp giữa máy tính và Arduino, máy tính và camera, máy tính và PLC. − Chạy thử nghiệm, cân chỉnh và sửa lỗi mô hình. − Nhận xét, đánh giá chung toàn bộ hệ thống. − Viết báo cáo luận văn. − Báo cáo đề tài tốt nghiệp. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 1/9/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/1/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Tấn Đời CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iii
  5. TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 11 tháng 01 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Thanh Lộc Lớp: 13141DT1A MSSV: 13141174 Họ tên sinh viên 2: Mai Văn Thành Lớp: 13141DT1B MSSV: 13141310 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG. Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD 1 (1/10/2018- - Nộp đề cương chi tiết đồ án tốt nghiệp. 6/10/2018) 2 - Tìm hiểu và thiết kế khung mô hình bãi xe. (8/10/2018- - Tìm hiểu module PLC S7-1200. 13/10/2018) 3 - Tìm hiểu, mua linh kiện, thiết bị, vật tư (cảm (15/10/2018- biến, động cơ DC,v.v.). 21/10/2018) - Thiết kế, dựng khung mô hình bãi xe. 4 - Xây dựng ứng dụng quét thẻ RFID bằng (22/10/2018- Arduino và C# trên phần mềm Visual Studio. 27/10/2018) - Kết nối, quản lý cơ sở dữ liệu trên phần mềm SQL Server Manager. - Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên phần mềm Tia Portal. - iv
  6. 5 - Xây dựng ứng dụng quét thẻ RFID bằng (30/10/2018- Arduino và C# trên phần mềm Visual Studio. 3/11/2018) - Kết nối, quản lý cơ sở dữ liệu trên phần mềm SQL Server Manager. - Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên phần mềm Tia Portal. 6 - Xây dựng ứng dụng nhận diện biển số xe bằng (5/11/2018- C# trên phần mềm Visual Studio. 10/11/2018) - Lập trình cho hệ thống nâng hạ xe trên phần mềm Tia Portal. 7 - Xây dựng ứng dụng nhận diện biển số xe bằng (12/11/2018- C# trên phần mềm Visual Studio. 17/11/2018) - Lập trình cho hệ thống nâng hạ xe trên phần mềm Tia Portal. 8 - Lắp ráp, kết nối phần cứng vào PLC và gắn thiết (19/11/2018- bị vào mô hình. 24/11/2018) - Lập trình cho hệ thống nâng xe, chạy thử trên mô hình. 9 - Lắp ráp, kết nối phần cứng vào PLC và gắn thiết (19/11/2018- bị vào mô hình. 24/11/2018) - Lập trình cho hệ thống nâng xe, chạy thử trên mô hình. 10 - Lập trình hệ thống nâng xe, chạy thử trên mô (3/12/2018- hình. 8/12/2018) - Kết nối PLC với các ứng dụng, chạy mô hình, sửa lỗi. 11 - Kết nối PLC với các ứng dụng, chạy mô hình, (10/12/2018- sửa lỗi. 15/12/2018) - Chạy thử toàn bộ mô hình, sửa lỗi phần cứng và phần mềm. v
  7. 12 - Chạy thử toàn bộ mô hình, sửa lỗi phần cứng và (17/12/2018- phần mềm. 22/12/2018) - Viết quyển luận văn. 13 - Chạy thử toàn bộ mô hình, sửa lỗi phần cứng và (24/12/2018- phần mềm. 29/12/2018) - Viết quyển luận văn. 14 - Hoàn chỉnh, cân chỉnh lại toàn bộ hệ thống. (31/12/2018- - Viết hoàn chỉnh quyển luận văn. 5/1/2019) 15 (7/1/2019- - Hoàn chỉnh hệ thống và quyển luận văn. 12/1/2019) 16 (14/1/2019- - Báo cáo, bảo vệ đồ án tốt nghiệp. 19/1/2019) GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) vi
  8. LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do nhóm tự thực hiện dựa vào kiến thức được học, nghiên cứu tìm hiểu một số các đề tài và phương án đi trước, không sao chép từ bất cứ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 01 năm 2019 Sinh viên thực hiện 1 Sinh viên thực hiện 2 Nguyễn Thanh Lộc Mai Văn Thành vii
  9. LỜI CẢM ƠN Được sự phân công của quý thầy cô, bộ môn Điện tử Công nghiệp – Y sinh, khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, sau gần ba tháng nghiên cứu chúng em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp “Thiết kế và thi công mô hình điều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô tự động”. Để hoàn thành đề tài được giao, ngoài sự nỗ lực học hỏi của bản thân còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy cô và bạn bè. Vì thế, trong lời đầu tiên của cuốn báo cáo đồ án tốt nghiệp này, chúng em muốn dành lời cảm ơn chân thành đến Thầy Th.s Nguyễn Tấn Đời cũng như các thầy cô giáo trong bộ môn và bạn bè đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện để chúng em hoàn thành tốt đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 01 năm 2019 Sinh viên thực hiện 1 Sinh viên thực hiện 2 Nguyễn Thanh Lộc Mai Văn Thành viii
  10. MỤC LỤC Trang bìa .......................................................................................................................... i Nhiệm vụ đồ án ............................................................................................................... ii Lịch trình ....................................................................................................................... iv Lời cam đoan ................................................................................................................ vii Lời cảm ơn ................................................................................................................... viii Mục lục ........................................................................................................................... ix Liệt kê hình vẽ ............................................................................................................... xii Liệt kê bảng……………………………………………………………………...........xv Tóm tắt ........................................................................................................................ xvi CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................ 1 1.2. Mục tiêu ................................................................................................................... 1 1.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................ 1 1.4. Giới hạn .................................................................................................................... 2 1.5. Bố cục ....................................................................................................................... 2 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................... 4 2.1. Phân tích cá c phương á n bã i đỗ xe ô tô ................................................................ 4 2.1.1. Các dạng bãi đỗ xe ô tô phổ biến hiện nay ....................................................... 4 2.1.2. Phương án lựa chọn .......................................................................................... 6 2.2. Các cơ sở lý thuyết liên quan ................................................................................... 7 2.2.1. Giới thiêu về ngôn ngữ C# và mộ t số công cụ liên quan .............................. 7 a. Ngôn ngữ C# và .NET Framework .................................................................... 7 b. Thư viện S7.NET................................................................................................ 7 c. Giải thuật xử lý ảnh nhận dạng biển số xe ......................................................... 7 2.2.2. Công nghệ RFID ............................................................................................... 8 2.2.3. Các chuẩn giao tiếp truyền dữ liệu ................................................................. 10 a. Chuẩn giao tiếp USB ........................................................................................ 10 b. Chuẩn giao tiếp SPI .......................................................................................... 11 c. Chuẩn giao tiếp Enthernet ................................................................................ 11 2.2.4. Giới thiệu một số phần mềm lập trình ............................................................ 12 ix
  11. 2.3. Giới thiệu phần cứng .............................................................................................. 17 2.3.1. Thiết bị xử lý trung tâm - PLC ....................................................................... 17 2.3.2. Cảm biến quang .............................................................................................. 20 2.3.3. Công tắc hành trình ......................................................................................... 22 2.3.4. Rơ le trung gian .............................................................................................. 24 2.3.5. Động cơ DC giảm tốc có hộp số ..................................................................... 25 a. Động cơ DC ...................................................................................................... 25 b. Hộp số giảm tốc ................................................................................................ 27 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ. ................................................................................. 29 3.1. Giới thiệu................................................................................................................ 29 3.2. Thiết kế hệ thống .................................................................................................... 29 3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống .......................................................................... 29 3.2.2. Thiết kế phần cứng ......................................................................................... 31 a. Thiết kế khối xử lý trung tâm ........................................................................... 31 b. Thiết kế khối đọc thẻ ........................................................................................ 33 c. Thiết kế khối thu nhận hình ảnh ....................................................................... 37 d. Thiết kế khối công tắc hành trình và khối cảm biến ........................................ 38 e. Thiết kế khối động cơ và khối rơ le .................................................................. 40 f. Thiết kế khối nguồn .......................................................................................... 42 3.2.3. Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch ...................................................................... 44 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ......................................................... 46 4.1. Giới thiệu................................................................................................................ 46 4.2. Thi công hệ thống................................................................................................... 46 4.2. Thi công mô hình ................................................................................................... 47 4.2.1. Thi công cánh tay lấy xe ................................................................................. 47 4.2.2. Thi công hệ thống quay cho cánh tay ............................................................. 49 4.2.3. Thi công hệ thống nâng cánh tay lên, xuống .................................................. 51 4.2.4. Thi công bộ nguồn cấp cho hệ thống .............................................................. 53 4.2.5. Kết nối các chân tín hiệu với PLC .................................................................. 54 4.3. Lập trình hệ thống .................................................................................................. 55 4.3.1. Lập trình cho PLC........................................................................................... 55 a. Giới thiệu phần mềm ....................................................................................... 55 b. Lưu đồ giải thuật cho PLC ............................................................................... 56 x
  12. c. Chương trình chính điều khiển trên PLC ........................................................ 58 4.3.2. Chương trình đọc thẻ RFID cho Arduino ....................................................... 64 a. Giới thiệu phần mềm ........................................................................................ 64 b. Chương trình đọc mã thẻ RFID ........................................................................ 64 4.3.3. Thiết kế giao diện C# ...................................................................................... 64 a. Giới thiệu phần mềm ........................................................................................ 64 b. Lưu đồ giải thuật điều khiển từ máy tính ......................................................... 66 c. Chương trình chính trên C# .............................................................................. 68 4.3.4. Hệ thống cơ sở dữ liệu SQL ........................................................................... 62 4.3.5. Phần mềm lập trình C# ................................................................................... 64 4.3.6. Lưu đồ giải thuật điều khiển từ máy tính ....................................................... 64 4.4. Lập trình mô phỏng ................................................................................................ 70 4.4.1. Mô phỏng trên trên WinCC ............................................................................ 70 a. Giới thiệu giao diện làm việc WinCC .............................................................. 70 b. Giao diện giám sát hệ thống trên WinCC ........................................................ 71 4.4.2. Giao diện quản lý hệ thống trên C# ................................................................ 73 4.5. Tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác .................................................................... 74 4.5.1. Hướng dẫn các bước sử dụng ......................................................................... 74 4.5.2. Quy trình thao tác ........................................................................................... 74 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ..................................... 75 5.1. Hệ thống mô hình. ................................................................................................. 75 5.2. Hệ thống điện ......................................................................................................... 78 5.3. Kết quả mô phỏng .................................................................................................. 82 5.3.1. Mô phỏng trên WinCC ................................................................................... 82 5.3.2. Mô phỏng trên C# ........................................................................................... 82 5.3.3. Kết quả thống kê ............................................................................................. 84 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. .............................. 85 6.1. Kết luận .................................................................................................................. 85 6.2. Hướng phát triển .................................................................................................... 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 87 PHỤ LỤC.................................................................................................................. xvii xi
  13. LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1. Phương án bãi đỗ dạng xếp hình ................................................................... 4 Hình 2.2. Phương án bãi đỗ dạng di chuyển quanh tòa nhà.......................................... 5 Hình 2.3. Phương án bãi đỗ dạng tháp .......................................................................... 5 Hình 2.4. Phương án bãi đỗ dạng hình trụ .................................................................... 6 Hình 2.5. Phương án bãi đỗ dạng tháp xếp tầng của nhóm .......................................... 6 Hình 2.6. Giải thuật nhận dạng biển số xe .................................................................... 8 Hình 2.7. Cấu trúc thẻ RFID và hệ thống RFID cơ bản................................................ 9 Hình 2.8. Giao diện của Microsoft Visual Studio 2017 ................................................ 12 Hình 2.9. Giao diện của Microsoft SQL Server 2017 ................................................... 14 Hình 2.10. Giao diện của phần mềm TIA Portal V13................................................... 15 Hình 2.11. Giao diện của phầm mềm Arduino IDE 1.8.5............................................. 16 Hình 2.12. Một số loại PLC thông dụng ....................................................................... 18 Hình 2.13. Cấu trúc cơ bản của PLC ............................................................................ 19 Hình 2.14. Cấu trúc của cảm biến quang điện .............................................................. 21 Hình 2.15. Một số loại cảm biến quang thường dùng ................................................... 22 Hình 2.16. Một số loại công tắc hành trình thông dụng................................................ 23 Hình 2.17. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của rơ le trung gian ................................. 24 Hình 2.18. Tiếp điểm NO và NC của rơ le trung gian .................................................. 24 Hình 2.19. Một số loại Rơ le trung gian ....................................................................... 25 Hình 2.20. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều ...................................... 26 Hình 2.21. Cấu tạo của hộp số giảm tốc ....................................................................... 27 Hình 3.1. Sơ đồ khối toàn hệ thống............................................................................... 29 Hình 3.2. Kết nối PLC với máy tính. ............................................................................ 31 Hình 3.3. PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC ...................................................... 31 Hình 3.4. Arduino Uno R3 chip cắm ............................................................................ 33 Hình 3.5. Arduino Uno R3 chip dán. ............................................................................ 33 Hình 3.6. Bố trí linh kiện trên Arduino Uno R3 ........................................................... 35 Hình 3.7. Mạch đọc thẻ RFID RC522 .......................................................................... 36 Hình 3.8. Sơ đồ chân Mạch đọc thẻ RFID RC522........................................................ 37 Hình 3.9. Sơ đồ kết nối Arduino Uno R3 và Mạch đọc thẻ RFID RC522. .................. 37 Hình 3.10. Webcam Colorvis ND60 ............................................................................. 38 xii
  14. Hình 3.11. Công tắc hành trình Omrom V- 5F932DN ................................................. 38 Hình 3.12. Cảm biến quang Panasonic Panadac 914 .................................................... 39 Hình 3.13. Sơ đồ kết nối cảm biến, công tắc hành trình với PLC. ............................... 40 Hình 3.14. Rơ le trung gian Omron MY2N .................................................................. 40 Hình 3.15. Sơ đồ kết nối ngõ ra PLC với 2 rơ-le 13_1 và 13_2. .................................. 41 Hình 3.16. Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919 ............................... 41 Hình 3.17. Cấu tạo động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919 ......................... 42 Hình 3.18. Sơ đồ mạch điều khiển và đảo chiều động cơ DC. ..................................... 42 Hình 3.19. Nguồn tổ ong 24VDC – 3A. ....................................................................... 43 Hình 3.20. Sơ đồ kết nối toàn mạch .............................................................................. 45 Hình 4.1. Lắp ráp động cơ cho cánh tay ....................................................................... 47 Hình 4.2. Lắp ráp công tắc hành trình cho cánh tay vào............................................... 48 Hình 4.3. Lắp ráp công tắc hành trình cho cánh tay ra ................................................. 48 Hình 4.4. Lắp ráp động cơ cho hệ thống quay .............................................................. 49 Hình 4.5. Lắp ráp công tắc hành trình cho hệ thống quay đến vị trí chẵn. ................... 50 Hình 4.6. Lắp ráp cảm biến cho hệ thống quay đến vị trí lẽ ......................................... 50 Hình 4.7. Lắp ráp động cơ nâng cánh tây lên hoặc xuống ............................................ 51 Hình 4.8. Lắp ráp cảm biến đếm giới hạn trên và giới hạn dưới cho từng vị trí. ......... 52 Hình 4.9. Lắp ráp công tắc hành trình giới hạn cánh tay xuống ................................... 52 Hình 4.10. Nguồn tổ ông 24VDC – 3A ........................................................................ 53 Hình 4.11. Kết nối tín hiệu ngõ vào PLC ...................................................................... 54 Hình 4.12. Kết nối tín hiệu ngõ ra của PLC .................................................................. 54 Hình 4.13. Giao diện vùng viết chương trình PLC. ...................................................... 55 Hình 4.14. Lưu đồ giải thuật cho PLC .......................................................................... 56 Hình 4.15. Sơ đồ các vị trí để xe trong mô hình ........................................................... 57 Hình 4.16. Giao diện thiết kế form trên C#. ................................................................. 65 Hình 4.17. Giao diện viết chương trình trên C# ........................................................... 65 Hình 4.18. Thuật toán điều khiển PLC từ máy tính ...................................................... 66 Hình 4.19. Giao diện làm việc của WinCC ................................................................... 70 Hình 4.20. Giao diện màn hình chính trên WinCC ....................................................... 71 Hình 4.21. Giao diện giám sát bãi xe trên WinCC ....................................................... 72 Hình 4.22. Giao diện chính trên C# .............................................................................. 73 Hình 4.23. Quy trình thao tác vận hành ........................................................................ 74 Hình 5.1. Mặt trước của mô hình sau khi lắp thiết bị ................................................... 75 xiii
  15. Hình 5.2. Mặt dưới của mô hình sau khi lắp thiết bị. ................................................... 76 Hình 5.3. Cánh tay ra vào để lấy xe .............................................................................. 76 Hình 5.4. Đông cơ quay đến vị trí chẵn lẽ hoạt động ................................................... 77 Hình 5.5. Động cơ nâng hạ xe đến vị trí hoạt động. ..................................................... 77 Hình 5.6. Domino phân bố điện áp cho các thiết bị trong mô hình .............................. 78 Hình 5.7. Điện áp của Domino phân bố điện cho các thiết bị ...................................... 78 Hình 5.8. Điện áp cấp cho động cơ thông qua rơ le. ..................................................... 79 Hình 5.9. PLC hoạt động khi cấp nguồn ....................................................................... 80 Hình 5.10. Điện áp cấp vào PLC................................................................................... 81 Hình 5.11. Điện áp cấp ngõ ra của PLC ........................................................................ 81 Hình 5.12. Giao diện giám sát bãi xe trên WinCC khi hoạt động ................................ 82 Hình 5.13. Giao diện quản lý thẻ xe trên C# khi xe vào. .............................................. 83 Hình 5.14. Giao diện quản lý thẻ xe trên C# khi xe ra.................................................. 83 xiv
  16. LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 3.1. Thông số cơ bản của PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC ..................... 32 Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3……………………………………..34 Bảng 4.1. Danh sách các linh kiện …………………………………………………… . 46 Bảng 5.1. Kết quả chạy thực nghiệm hệ thống………………………………………… 84 xv
  17. TÓM TẮT Với hệ thống giao thông dày đặc, xã hội phát triển và nhu cầu sử dụng phương tiện cá nhân, đặc biệt là xe ô tô ngày càng tăng. Điều này kéo theo việc các bãi giữ xe được xây dựng ngày càng nhiều, đặc biệt ở các thành phố lớn trong khi diện tích đất ngày càng hạn hẹp. Từ đó, một số chủ phương tiện đỗ xe trên các vỉa hè cũng như lòng lề đường gây mất mỹ quan đô thị và mất an toàn giao thông. Chính vì lý do đó mà nhóm quyết định nghiên cứu đề tài “Thiết kế và thi công mô hình điều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô tự động” nhằm góp một phần nào đó để giải quyết thực trạng hiện tại cũng như áp dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn. Trong đề tài này, nhóm sẽ dùng PLC làm thiết bị xử lý trung tâm, điều khiển toàn bộ hệ thống, giám sát bằng WinCC. Ngoài ra, nhóm còn ứng dụng công nghệ RFID, xử lý ảnh nhận diện biển số trên C# để tăng độ chính xác và tính bảo mật của hệ thống. Với phương pháp này thì hệ thống hoàn toàn được chạy một cách tự động trong việc cất xe và trả xe cho khách. Bên cạnh đó, hệ thống cũng được chạy bằng tay để phòng khi có các trường hợp phần mềm bị trục trặc hay mất thẻ. Mô hình được thi công thông qua quá trình tìm hiểu, chọn lựa linh kiện một cách phù hợp nhất, kết hợp giao tiếp với các khối cảm biến, công tắc hành trình, động cơ, rơ le, xử lý tín hiệu hình ảnh, RFID, áp dụng giải thuật điều khiển, cũng như cân chỉnh các thông số với kết quả mong muốn cuối cùng là đạt được một mô hình bãi đỗ xe hoàn thiện và tối ưu nhất. xvi
  18. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Theo số liệu thống kê sơ bộ của Tổng cục Hải quan, trong tháng 7/2018, cả nước nhập gần 5.700 ô tô nguyên chiếc các loại, xuất xứ từ Thái Lan (chiếm 51%), xuất xứ từ Indonesia (chiếm 31%), xuất xứ từ Hàn Quốc (chiếm 8%)[1*],… Điều này chứng tỏ tình hình số lượng xe ô tô ở nước ta tăng khá nhanh. Từ những số liệu trên đòi hỏi những yếu tố cơ sở hạ tầng phải đáp ứng cho sự tăng trưởng đó, đặc biệt là vấn đề về bãi đậu xe. Một trong những phương pháp nhằm giải quyết những khó khăn này là việc ứng dụng sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ cao vào trong xây dựng cơ sở hạ tầng. Cụ thể hơn, cần xây dựng những bãi đậu xe mang tính hiện đại, tự động cao và tính an toàn được đặt lên hàng đầu. Đồng thời, những bãi đậu xe như vậy cần phải đáp ứng vừa mang tính kinh tế, vừa phù hợp với thực tiễn như tiết kiệm quỹ đất xây dựng, tính cảnh quan,... Thừa hưởng những thành quả đi trước và mong muốn áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế để giải quyết những vấn đề nêu trên, chúng em quyết định nghiên cứu và thi công đề tài: “Thiết kế và thi công mô hình điều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô tự động”. 1.2. MỤC TIÊU Ứng dụng những tính năng vượt trội của PLC, các thiết bị tự động như cảm biến, công tắc hành trình, rơ le trung gian, động cơ,… để thực hiện một mô hình bãi giữ xe ô tô mang tính tự động cao, có khả năng tự động cất xe và trả xe. Ngoài ra, với đề tài này nhóm còn ứng dụng công nghệ RFID và xử lý ảnh nhận diện biển số xe để tăng cường tính bảo mật cho hệ thống. 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong đề tài này, nhóm sẽ tiến hành nghiên cứu các nội dung như sau: • NỘI DUNG 1: Thu thập dữ liệu về nhu cầu sử dụng xe ô tô cá nhân và các bãi giữ xe hiện nay. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1
  19. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN • NỘI DUNG 2: Tìm hiểu ưu và nhược điểm của một số bãi giữ xe ô tô đang được áp dụng hiện nay. • NỘI DUNG 3: Nghiên cứu, xây dựng thuật toán điều khiển hệ thống bãi giữ xe ô tô tự động. • NỘI DUNG 4: Thiết kế và thi công mô hình. • NỘI DUNG 5: Đánh giá kết quả thực hiện. • NỘI DUNG 6: Nhận xét ưu nhược điểm của toàn bộ hệ thống và hướng phát triển đề tài. 1.4. GIỚI HẠN Vì một số điều kiện khách quan cũng như chủ quan nên đề tài này sẽ có một số giới hạn như sau: − Nhóm chỉ xây dựng ý tưởng và cách thức hoạt động, sau đó nhờ một xưởng cơ khí để gia công mô hình. − Kích thước mô hình nhỏ gọn: chiều cao 70cm, chiều rộng 60cm và chiều dài 75cm. − Chỉ có 6 vị trí để cất xe. − Sử dụng loại động cơ DC giảm tốc 24V có hộp số đi kèm để vận hành hệ thống. − Nhóm không thi công tủ điện vì có một số linh kiện, thiết bị mượn ở phòng thực hành của khoa, không thể tháo rời khỏi bộ thí nghiệm. − Sử dụng các hàm của thư viện xử lý ảnh Emgu CV để xử lý nhận dạng biển số xe. − Hệ thống có thể tính chi phí giữ xe, còn việc thu phí phải cần nhân viên thực hiện. 1.5. BỐ CỤC Đề tài được trình bày trong 6 chương • Chương 1: Tổng quan • Chương 2: Cơ sở lý thuyết • Chương 3: Thiết kế hệ thống • Chương 4: Thi công hệ thống • Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá • Chương 6: Kết huận và hướng phát triển BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2
  20. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Cụ thể như sau: − Chương 1: Tổng quan Đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, trình bày mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, xác định một số giới hạn và trình bày bố cục của đề tài. − Chương 2: Cơ sở lý thuyết Trình bày, phân tích ưu nhược điểm của các phương án bãi đỗ xe ô tô hiện có trên thị trường, từ đó chọn ra phương án phù hợp cho đề tài. Giới thiệu một số lý thuyết liên quan và những phần cứng cần sử dụng cho đề tài. − Chương 3: Thiết kế hệ thống Xây dựng sơ đồ khối, trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống. Thiết kế và lựa chọn linh kiện phù hợp cho từng khối. Xây dựng sơ đồ nguyên lý cho từng khối và toàn bộ hệ thống. − Chương 4: Thi công hệ thống Trình bày các bước thi công mô hình hoàn chỉnh từ phần cứng đến phần mềm. Xây dựng lưu đồ giải thuật, phương trình tính toán các thông số cụ thể, xử lý tín hiệu và lập trình cho PLC, vi điều khiển. − Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá Trình bày những kết quả đạt được (cấu trúc mô hình, giao diện phần mềm). Sau đó đưa ra nhận xét tổng thể về đề tài cũng như những đánh giá dựa trên các mục tiêu đã đặt ra ban đầu. − Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Trình bày những ưu nhược điểm của toàn bộ hệ thống. Từ đó đưa ra kết luận và hướng phát triển cho đề tài. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược