Luận văn Tìm hiểu, nghiên cứu, sử dụng PLC CPM1A để thiết kế mô hình bãi đỗ xe tự động 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế Việt Nam, số lượng phương tiện giao thông đã tăng một cách nhanh chóng. Phương tiện cá nhân tăng lên, đòi hỏi việc xây dựng các đỗ xe cũng như yêu cầu các bãi đỗ xe phải được tự động hóa tăng theo. Bên cạnh đó sự tiến bộ trong công nghệ điện tử, tin học ngày nay thực sự là một cuộc cách mạng công nghệ trên toàn thế giới. Ở nước ta kỹ thuật điện tử - tin học đã được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt là kỹ thuật vi xử lý. Hiện nay người ta đã sản xuất ra những thiết bị có kết cấu nhỏ gọn dạng máy tính mà bên trong có chứa bộ vi xử lý và có thể lập trình được. Đó chính là các thiết bị điều khiển có lập trình "Programmable Logic Controller" viết tắt là PLC. So với quá trình điều khiển bằng mạch điện thông thường thì PLC có nhiều ưu điểm hơn hẳn, chẳng hạn như: Kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt, dễ dàng thay đổi công nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình điều khiển, được ứng dụng trong phạm vi rộng, độ tin cậy cao. Có rất nhiều các hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình với nhiều loại và khả năng ứng dụng khác nhau. Trong bản đồ án này em đi sâu vào tìm hiểu, nghiên cứu, sử dụng PLC CPM1A để thiết kế mô hình bãi đỗ xe tự động. Nội dung bản đồ án gồm các phần như sau: Chương I: Giới thiệu chung bãi đỗ xe Chương II: Giới thiệu chung về PLC và phần mềm lập trình Syswin Chương III: Ứng dụng PLC CPM 1A xây dựng mô hình điều khiển bãi đỗ xe tự động. Kết luận: Tóm tắt các kết quả đã đạt được, đồng thời phân tích mặt tồn tại và đề xuất hướng phát triển của đồ án. Do thời gian và trình độ có hạn nên bản đồ án của em không tránh khỏi những khiếm khuyết cần phải hoàn thiện thêm. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn của các Thầy, Cô giáo và các bạn đồng nghiệp. CHƯƠNG 1 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÃI ĐỖ XE 1.1 Tình hình giao thông tại các Thành phố Việt Nam Từ khi nền kinh tế Việt Nam chuyển từ kế hoạch hoá tập trung sang nền kinh tế thị trường thì bức tranh về kinh tế của Việt Nam có nhiều điểm sáng, mức sống của người dân được cải thiện từng bước, được bạn bè các nước trong khu vực và quốc tế hết lòng ca ngợi về những thành tựu đổi mới trong quá trình xây dựng đất nước. Tuy mức tăng trưởng kinh tế của Việt Nam đạt được là khá cao nhưng đi liền với nó là vấn đề về tai nạn giao thông và ùn tắc giao thông, đặc biệt là giao thông đường bộ, số vụ giao thông không ngừng tăng cả về quy mô và số lượng. Cho nên nhiều người thường nói rằng giao thông đường bộ ở Việt Nam giống như một quả bong bóng dẹp được chỗ này thì chỗ khác lại ùng ra, có không biết bao nhiêu là chiến dịch, chỉ thị nhưng chỉ được một thời gian ngắn lại đâu vào đấy. Nguyên nhân chủ yếu dẫn tới tình trạng này thì có nhiều: Do sự lấn chiếm hành lang an toàn giao thông, sự gia tăng quá nhanh của các phương tiện giao thông cá nhân và ý thức của người tham gia giao thông quá kém và chưa được cải thiện nhiều trong những năm gần đây. Bên cạnh đó cũng phải kể đến đường xá của chúng ta quá nhỏ hẹp, nhiều khúc cua 90 độ trong khi đó có quá nhiều các biển báo cấm và biển báo hiệu trên một đoạn đường, vỉa hè thì bị lấn chiếm làm nơi kinh doanh bán hàng, để xe ô tô dẫn tới tình trạng người tham gia giao thông bị khuất tầm nhìn, nhiều đoạn đường xuống cấp quá nhanh có nguy cơ tiềm ẩn tai nạn giao thông. Có thể nói rằng cứ ở đâu có đường là ở đó có nhà dân thậm chí các doanh nghiệp, các nhà máy các khu công nghiệp cũng coi bám mặt đường là một lợi thế. Vì thế “trăm hoa đua nở” dẫn đến không kiểm soát được. Thời gian qua, tất cả các địa phương ra quân triển khai mạnh mẽ tháng ATGT nhưng tình hình TTATGT trên địa bàn cả nước vẫn diễn biến rất phức tạp. Theo thống kê của Cục CSGT đường bộ- đường sắt và Uỷ ban ATGT Quốc gia, tính đến hết tháng 9, cả nước đã xảy ra tới 10.518 vụ TNGT làm 9.510 người chết và 10.700 người bị thương. Điều này dẫn đến hậu quả về kinh tế và gánh nặng cho xã hội là rất lớn. Theo số liệu thống kê mới nhất, có tới 50% số người tham gia giao thông không dùng đèn báo khi chuyển hướng, 85% không dùng còi đúng quy 3 định, 70% không dùng phanh tay, 90% không sử dụng đúng đèn chiếu sáng xa, gần và 72% không đội mũ bảo hiểm khi ngồi trên mô tô trên những tuyến đường bắt buộc. Ngoài ra, tình trạng vượt đèn đỏ, uống rượu bia say, chở quá tải, quá tốc độ trong thời gian qua vẫn luôn ở mức báo động và rất khó kiểm soát. Hình 1.1: Tình hình ùn tắc giao thong tại các thành phố ở Việt Nam 1.2 Khái niệm về hệ thống bãi đỗ xe tự động Chỉ sau khi ngành công nghiệp ô tô ra đời một thời gian ngắn, từ những năm 20 của thế kỷ trước, hệ thống đỗ xe ô tô tự động cũng đã xuất hiện nhằm đáp ứng nhu cầu về chỗ đỗ xe ô tô, đặc biệt ở các khu vực trung tâm, siêu đô thị; Hệ thống đỗ xe tự động nếu trước đây chỉ hiện diện tại các nước Bắc Mỹ, Tây Âu thì đến nay chúng đã trở thành một phần không thể thiếu trong giao thông công cộng ở các nước đang phát triển.Về mặt công nghệ, ngày nay toàn bộ quá trình sắp xếp chỗ đỗ xe, quản lý thời gian lưu bãi hoàn toàn thực hiện bằng công nghệ điều khiển học.Trạm đỗ xe tự động không chỉ được lắp đặt như những công trình nổi, mà còn được thi công ngầm trong lòng đất, dưới lòng sông.Đối với tầng lớp công dân tại các đô thị lớn của Việt Nam hiện nay, khả năng tài chính không còn là vấn đề lớn mà đôi khi bài toán về chỗ đỗ xe mới là trở lực ngăn cản họ sở hữu một chiếc ôtô riêng. 4 Hệ thống đỗ xe tự động hay còn gọi là hệ thống đỗ xe thông minh: là một công nghệ điều khiển tự động, sử dụng chủ yếu các pallet và thang nâng, cho phép đỗ được nhiều xe ô tô hơn trên cùng một diện tích không gian; Hệ thống đỗ xe tự động là một giải pháp an toàn – tiết kiệm. 1.3. Giới thiệu một số hệ thống bãi đỗ xe tự động 1.3.1 Hệ thống cầu trục-di chuyển Cầu trục : cầu trục tự hành có nhiệm vụ nâng hạ và dịch chuyển bàn thao tác ( pallet) Bàn thao tác có cơ cấu móc kéo chuyển pallet ( khay chứa xe oto) thực hiện thao tác vào/ra vị trí lưu đỗ. Cơ cấu chấp hành có thể sử dụng nhiều dạng khác nhau Đặc điểm : Hệ thống này có kết cấu nguyên lý đơn giản dễ điều khiển và thông dụng, thích hợp với mô hình vừa và nhỏ do hạn chế về chiều cao của cầu trục . Hệ thống có tốc độ xử lý khá cao và linh hoạt sử dụng cho bãi đỗ công cộng, chung cư, công sở Nhược điểm: Hệ thống hạn chế chiều cao nâng chuyển và phát thải ồn cơ học Hệ số sử dung diện tích: 60% -Rộng: 7,5m -Dài:30-50m -Cao: 10m -Số lượng:60-100 vị trí 5 Hình 1.2: Bãi đỗ xe của Toyota 1.3.2 Hệ thống thang nâng-quay vòng ngang -Thang nâng Thang nâng trong hệ thống này có dạng thang máy: nâng, hạ pallet theo phương đứng. -Cơ cấu vạn chuyển trên 1 tầng theo phương pháp đấy/ kéo trượt ngang các pallet theo một vòng chòn khép kín ( pallet có thể dịch chuyển theo 2 phương nằm ngang trên 1 tầng) -Cơ cấu chấp hành xếp vào/lấy ra khá đơn giản theo nguyên tắc “ăn khớp” truyền lực giữa các pallet với nhau Ưu điểm : Hệ thống này cho hệ số sử dung diện tích khá cao (>80%) thường sử dung cho bãi đỗ ngầm và nổi tòa cao ốc . Nhược điểm của hệ thống này là giới hạn diện tích sử dụng, chi phí năng lượng riêng lớn -Rộng:13m -Dài: 30-35m -Cao:10-15m -Số lượng: 120- 160 vị trí đỗ/1hệ thống 6 Hình 1.3: Bãi đỗ xe tại Nga 7 1.3.3 Hệ thống thang nâng-quay vòng tầng Thang nâng ở đây thuộc loại xích tải (Kiểu thang cuốn) nó có thể nâng/hạ pallet liên tục theo vòng tròn đứng Việc dịch chuyển trên mỗi tầng được thực hiện nhờ cơ cấu đấy kéo chuỗi pallet theo từng nhịp (mỗi bước dich chuyển bằng chiều rộng của pallet). Mỗi đường vận chuyển có 1 bộ truyền động riêng. Truyền lực giữa pallet với nhau bằng liên kết khớp nối. Khi thang cuốn chịch chuyển thì khớp liên kết giữa pallet tự phân khai ra khỏi chuỗi. Đường lưu chuyển của hệ thống này được thiết lập nhờ kết hợp truyền động chịch chuyển ngang của cả và thang nâng ở 2 đầu. Đườn chuyển động là vòng chuyển động ngược chiều khép kín giữa tầng này với tầng khác qua 2 đầu thang cuốn Ưu điểm : Hệ thống này sử dung tối đa không gian lưu trữ trong diện tích hẹp. Hệ thống này thích hợp cho bãi đỗ ngầm của khu trung cư, khách sạn Hạn chế của hệ thống này ở chỗ : phái sử dung đến nhiều bộ truyền động , chi phí năng lượng riêng cao -Rộng:6,5m -Dài:25-30m -Cao:7-12m -Số lượng:32-40 vị trí Hình 1.4: Sơ đỗ lưu chuyển hệ thống thang nâng – quay vòng tầng 8 1.3.4 Hệ thống thang nâng-quay vòng tròn -Thang nâng ở hệ thống này thực hiện 2 chuyển động : nâng hạ theo phương đứng và quay quanh trục của nó -Thực hiện thao tác xếp vào/lấy ra nhờ cơ cấu cánh tay robot. Sơ đồ lưu chuyển : (hình 125) Khi thang nâng nâng bàn robot kết hợp chuyển động quay vòng đến vị trí xác định thì robot bắt đầu làm việc Hệ thống thang nâng - xoay vòng tròn Ưu điểm: BãI đỗ hình trụ ngầm hoặc nổi, kiến trục đẹp, khung kết cấu thép hoặc beton Tốc độ xỷ của hệ thống khá cao. Nhược điểm: Chiều cao hạn chế do kết cấu thang nâng phức tạp Hệ thống này sử dụng cho bãi đỗ khu công sở, siểu thị, Bãi đỗ có thể thiết kế ngầm và nổi - Đường kính mặt bằng: 20m - Cao: 10-16m + 16-20m - Số chứa: 100-200 vị trí đỗ 9 Hình 1.5: Mô hình gara ô tô tự động đang sản xuất tại Việt Nam 1.3.5 Hệ thống thang máy – dịch chuyển ngang Nguyên lý vận hành: Thang nâng kiểu thang máy ròng rọc kép di chuyển trên 4 đường ray theo phương thẳng đứng Cơ cấu chấp hành thường dung dạng móc kéo chịch chuyển pllet vào/ra vị trí lưu đỗ. Truyền động cho cơ cấu này nhờ 1 bộ truyền xích. Ưu điểm : -Hệ thống này có kết cấu và điều khiển đơn giản, thường sử dung cho bãi đỗ kiểu ngầm và tháp cao. -Tốc độ xử lý cao và ổn định Bãi đỗ đáp úng mọi nhu cầu sử dụng và đạt hiệu quả kinh tế cao Nhược điểm: Do có chiều cao lớn khó khăn cho công tác phong chống cháy nổ -Hệ số sử dung diện tích cao (k= 66 -80%) -Diện tích mặt bằng: 13m x 6,5m Hoặc 18x6,5m -Cao: 20-30m 10 [...]...-Số chứa:30-80 vi trí đỗ Hình 1.6: Bãi đỗ xe ở Beclin 1.3.6 Hệ thống nâng hạ- dịch chuyển Hệ thống này dùng cáp treo nâng hạ 3/4 vị trí đỗ/ 1 bộ truyền động cáp treo Ưu điểm: Hệ thống này điều kiển dơn giản, tời gian xuất/nhập nhỏ, hệ số sử dụng diện tích cao Hệ thống này hích hợp cho bãi đỗ công cộng Nhược điểm: Hệ thống này rất hạn chế về chiều cao không gian sử dụng Kích thước 1 modul: 11... việc đơn giản đạt chỉ tiêu sử cao về không gian và thời gian xuất/nhập Nhược điển: Hệ thống này hạn chế vầ chiều cao và phát thải tiếng ồn cơ học Sử dụng: Hệ thống này được sử dụng rộng rãi cho mọi qui mô và nhiều đối tượng sử dụng: Công sở, cụm dân cư và dịch vụ trông giữ xe, đầu tuyến phố bộ Đặc điểm: -Diệt tích sử dụng 1 modul 7-14 vị trí: 6,5 x5,6m -Cao 7-16m -Hệ số sử dụng diện ích: 95% -Số lượng... - Điều khiển các thiết bị thuỷ lực và khí nén trong công nghiệp - Tự động hoá quá trình lắp ráp các linh kiện điện tử - Tự động đóng mở cửa công nghiệp cho các bãi xe, nhà ga, sân bay, khách sạn - Điều khiển các thiết bị nâng chuyển như: băng tải, thang máy, cần cẩu, cần trục, máy xúc - Tự động hoá quá trình phân loại sản phẩm - Điều khiển rô bốt tự động 2.1.4 Ưu, nhược điểm của PLC * Ưu điểm: 16... tín hiệu chuẩn để đưa vào bên trong PLC Module ra biến đổi các tín hiệu bên trong PLC thành tín hiệu phù hợp để đưa ra ngoài Bộ xử lý giao tiếp: Có nhiệm vụ quản lý sự trao đổi qua lại giữa các PLC và các thiết bị khác như máy in, máy tính PL và các PLC khác Các bộ xử lý giao tiếp có thể thiết lập phương thức điểm nối từ PLC tới các thiết bị khác hoặc có thể nối PLC vào mạng LAN Sự cần thiết phải lập... cam) Sáng Tắt Chức năng PLC đang được cấp điện bình thường PLC không được cấp điện PLC đang hoạt động ở chế độ RUN hay MONITOR PLC đang chạy ở chế độ PROGRAM PLC gặp lỗi nghiêm trọng (LPC ngừng chạy) PLC gặp lỗi không nghiêmtrọng (PLC tiếp tục chạy ở chế độ RUN) PLC hoạt động bình thường không có lỗi Dữ liệu đang được truyền qua cổng Peripheral Không có trao đổi dữ liệu giữa PLC và thiết bị ngoài qua cổng... lắp đặt công trình - Kết cấu mạch nhỏ gọn, giảm được kích thước định hình - Được ứng dụng điều khiển với phạm vi rộng trong toàn bộ các ngành công nghiệp - Dễ dàng thiết lập sự trao đổi thông tin với các PLC khác và các máy tính PLC thông qua cổng kết nối - Việc lập trình đơn giản nhờ có sự trợ giúp của các phần mền chuyên dụng cũng như sự trợ giúp của các bộ lập trình - Sử dụng PLC trong những hệ thống... triển như nước ta 2.1.3 Các ứng dụng của PLC Bộ điều khiển lập trình PLC được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là lĩnh vực điều khiển tự động Chiếm một vị trí quan trọng trong công nghiệp được ứng dụng trong các lĩnh vực sau: - Hệ thống chiếu sáng cho cửa hang - siêu thị - nhà hàng, khách sạn, công ty - Điều khiển hệ thống cung cấp nước tự động - Tự động hoá các máy gia công cơ... Triac để thay thế cho các thiết bị có tiếp điểm trong mạch lực - Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, thì sự ra đời của mạch vi xử lý là bộ PLC và dây cứng, đây là một ứng dụng điển hình trong những năm 90 của VXL trong công nghiệp Sự ra đời của vi xử lý PLC tạo ra một bước ngoặt cho lĩnh vực điều khiển Hiện nay ứng dụng kĩ thuật vi xử lý và kĩ thuật số thông qua sử dụng PLC dưới nhiều hình. .. trong PLC Các hệ đếm sử dụng trong PLC gồm có: - Hệ nhị phân (hệ 2) - Hệ thập phân (hệ 10) - Hệ thập lục (hay hệ Hexa- hệ 16) * Hệ nhị phân (hay hệ 2 - Binary (bin)) Là hệ đếm sử dụng 2 con số 0 và 1 (gọi là bít) để biểu diễn tất cả các đại lượng và các con số Tất cả các đại lượng bên trong PLC đều ở trạng thái nhị phân * Hệ thập phân (hay là hệ 10 - decimal (DEC)) Là hệ đếm thông thường và sử dụng. .. -Dài: 15-20m -Số vị trí đỗ: 15-20 -Hệ số sử dụng diện tích:85% Hình 1.7: Hệ thống nâng hạ- dịch chuyển 1.3.7 Hệ thống quay vòng đứng Hệ thống quay vòng đứng 12 Nguyên lý cấu tạo: Các pallet chứa xe được treo trên 2 dải xích tải và di chuyển vòng tròng theo chuỗi xích Trên khung pallet có con lăn tựa dẫn hướng giữ thăng bằng pallet khi chuyển động Hệ thống sử dụng duy nhất 1 bộ truyền động Ưu điểm: Hệ thống . Luận văn Tìm hiểu, nghiên cứu, sử dụng PLC CPM1A để thiết kế mô hình bãi đỗ xe tự động 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm. vào tìm hiểu, nghiên cứu, sử dụng PLC CPM1A để thiết kế mô hình bãi đỗ xe tự động. Nội dung bản đồ án gồm các phần như sau: Chương I: Giới thiệu chung bãi