Đang tải... (xem toàn văn)
đề tài nghiêm cứu thiết kế bãi đỗ xe thông minh điều khiển bằng s71200. có thể quản lý số lượng xe trong bãi, và tính tiền thanh toán tự động. Cơ chế hoạt động dễ dàng, đảm bảo an ninh, tránh trộm cắp.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA Đề Tài THIẾT KẾ MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH GVHD: TS Pm Văn Hg SVTH: NHÓM MAI VN NĨA : 202072 TRN VN N : 2020274 VNG MI THG : 202009 Hà Nội – Năm 2023 MỤC LỤC MỤC LỤC .2 DANH MỤC HÌNH ẢNH .3 LỜI MỞ ĐẦU PHẦN TĨM TẮT – TÌM HIỂU CHUNG 1.1 Giới thiệu PLC S7 – 1200 1.2 Giới thiệu HMI .9 1.2.1 HMI gì? 1.2.2 Cấu tạo HMI 1.2.3 Các thông số HMI 1.3 Tìm hiểu cơng nghệ thẻ từ RFID 10 1.3.1 Công nghệ RFID gì? .10 1.3.2 Nguyên lý hoạt động công nghệ RFID .10 1.3.3 Ứng dụng công nghệ RFID kiểm soát xe 10 PHẦN TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐỖ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG .12 2.1 Đặt vấn đề 12 2.2 Phân loại bãi đỗ xe tự động 13 2.3 Thành phần bãi đỗ xe tự động 14 2.4 Ưu điểm hệ thống bãi đỗ xe tự động: 16 2.5 Nhược điểm hệ thống bãi đỗ xe tự động: .17 2.6 Một số mơ hình bãi đỗ xe tự động phổ biến 18 PHẦN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO MƠ HÌNH HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE THƠNG MINH 21 3.1 Bài tốn cơng nghệ cho mơ hình hệ thống bãi đỗ xe thơng minh 21 3.2 Phương án lựa chọn thiết bị sử dụng mơ hình hệ thống bãi đỗ xe thông minh 22 3.2.1 Phương án lựa chọn PLC HMI 22 3.2.2 Phương án lựa chọn Module đọc thẻ RFID, mạch điều khiển 24 3.2.3 Phương án lựa chọn Động điện chiều 25 3.2.4 Phương án lựa chọn Module điều khiển băm xung PWM 26 3.2.5 Phương án lựa chọn nút nhấn còi báo 26 3.2.6 Phương án lựa chọn loại biến trở .27 3.2.7 Phương án lựa chọn modul tín hiệu đóng mở barrie 27 3.2.8 Phương án lựa chọn Module chia mạng .28 3.2.9 Bảng điều khiển mơ hình bãi đỗ xe tơ .28 PHẦN XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO MƠ HÌNH HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH 30 4.1 Sơ đồ cấu trúc điều khiển 30 4.2 Xây dựng sơ đồ mạch lực mạch điều khiển cho mơ hình 30 4.3 Xây dựng chương trình điều khiển cho bãi đỗ xe .33 4.4 Chương trình điều khiển sử dụng PLC S7-1200 36 4.5 Chương trình điều khiển sử dụng arduino 40 4.6 Chạy thực nghiệm mơ hình bãi đỗ xe tô 41 PHẦN 5: KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO .46 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sự khác biệt PLC S7-200 PLC S7-1200 Hình 1.2: Cấu tạo điều khiển Siemens CPU S7-1200 Hình 1.3: Ứng dụng cơng nghệ RFID kiểm sốt xe 11 Hình 2.1: Tình trạng dừng đỗ xe vỉa hè lòng đường 12 Hình 2.2: Mơ hình bãi đỗ xe thơng minh dạng tháp .18 Hình 2.3: Bãi đỗ xe tự động dạng xếp hình 19 Hình 2.4: Bãi đỗ xe tự động dạng xoay vòng đứng 20 Hình 3.1: Mơ hình hệ thống bãi đỗ xe thơng minh .22 Hình 3.2: Simatic S7-1200 với CPU 1214C DC/DC/DC .23 Hình 3.3: Hình ảnh module Samkoon 070HS .23 Hình 3.4: Bộ đọc thể RFID RC 522 24 Hình 3.5: Mạch Arduino .25 Hình 3.6: Động giảm tốc GA25 370 25 Hình 3.7: Barie cồng 26 Hình 3.8: Hình ảnh module băm xung PWM dùng mofet 26 Hình 3.9: Hình ảnh modul nút ấn cịi báo 27 Hình 3.10: Modul mơ tín hiệu analog 27 Hình 3.11: Cảm biến từ Autonic PR18-8DN 24V 28 Hình 3.12: Hình ảnh module barrier .28 Hình 3.13: Hình ảnh module chia mạng .28 Hình 3.14: Hình ảnh bảng điểu khiển mơ hình hệ thơng bãi đỗ xe tơ tự động .29 Hình 3.15: Cơ cấu chấp hành mơ hình bãi đỗ xe tơ tự động 29 Hình 4.1: Sơ đồ cấu trúc mơ hình bãi đỗ xe tơ tự động .30 Hình 4.2: Hình ảnh module nguồn điện xoay chiều 31 Hình 4.3: Hình ảnh nguồn module chiều .31 Hình 4.4: Hình ảnh đấu nối PLC 31 Hình 4.5: Hình ảnh nguồn cấp cho Arduino PWM .32 Hình 4.7: Lưu đồ thuật tốn tổng qt 33 Hình 4.8: Lưu đồ thuật toán chế độ điều khiển tay 33 Hình 4.9: Lưu đồ thuật tốn chế độ tự động 34 Hình 4.10: Hình ảnh bảng biến PLC 34 Hình 4.11: Bật chức cho PLC 35 Hình 4.12: Thuật tốn điều khiển Arduino cổng vào 39 Hình 4.13: Thuật tốn điều khiển Arduino cổng .40 Hình 4.14: Quẹt thẻ xe vào cổng vào 41 Hình 4.15: Đếm số xe bãi 41 Hình 4.16: Hiển thị số lượng xe tron bãi lên HMI 42 Hình 4.17: Hiển thị thời gian thực giá tiền gửi xe cửa 42 Hình 4.18: Chương trình runtime điều khiển nâng barie cổng TIA Portal .43 LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày phát triển, trung tâm công nghiệp, thương mại dịch vụ ngày nhiều Các khu thị, tịa nhà, cao ốc mọc lên khắp nơi, nhu cầu xây dựng sản xuất tăng nhanh Bên cạnh nhu cầu lại người dân tăng lên nhanh chóng kéo theo gia tăng chóng mặt số lượng phương tiện giao thông đặc biệt ô tô, nên nhu cầu chỗ đỗ xe kéo theo Trong quỹ đất dành cho xây dựng bãi đỗ xe tương đối thấp nên bãi đỗ xe truyền thống đáp ứng hết nhu cầu gửi xe người dân Vì thế, bãi đỗ xe thông minh ngày quan tâm phát triển nhiều quỹ đất mà số lượng xe lưu giữ nhiều lần so với bãi gửi xe truyền thống Hiện có nhiều kiểu bãi đỗ xe thơng minh như: bãi đỗ xe kiểu thang máy, bãi đỗ xe kiểu xếp hình, bãi đỗ xe kiểu quay vịng đứng, … Tùy thuộc vào vị trí quỹ đất mà kiểu bãi đỗ xe có ưu nhược điểm khác Do sau thời gian học tập nghiêm cứu nhóm chúng em chọn đề tài “ THIẾT KẾ MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE THƠNG MINH ” làm đề tài nghiêm cứu PHẦN TĨM TẮT – TÌM HIỂU CHUNG Mơ hình bãi đỗ xe ô tô thông minh thiết kế, thi công hoàn toàn dựa kỹ thuật tự động u cầu thực tế đặt Mơ hình thể thống kiến thức điều khiển tự động ứng dụng thực tế Những nội dung liên quan thực như: Lập trình điều khiển giám sát hệ thống lấy xe tự động, ứng dụng công nghệ thẻ từ RFID cảm biến Từ khóa: PLC S7-1200, HMI, cơng nghệ thẻ từ RFID 1.1 - Giới thiệu PLC S7 – 1200 S7-1200 đời năm 2009 dùng để thay dần cho S7-200 So với S7- 200 S7-1200 có tính trội - S7-1200 thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, tập lệnh mạnh giúp giải pháp hoàn hảo cho ứng dụng sử dụng với S7-1200 - S7-1200 cung cấp cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet TCP/IP Hình 1.1: Sự khác biệt PLC S7-200 PLC S7-1200 Các thành phần PLC S7-1200 bao gồm: - điều khiển nhỏ gọn với phân loại phiên khác giống điều khiển AC, RELAY DC phạm vi rộng - mạch tương tự số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp CPU làm giảm chi phí sản phẩm - 13 module tín hiệu số tương tự khác bao gồm (module SM SB) - module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP - Bổ sung cổng Ethernet - Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC điện áp 24 VDC 1: Đầu nối nguồn 2: Khe cắm thẻ nhớ cửa 3: Đầu dây nối người dùng tháo dười ( phía sau cửa ) 4: Đèn LED trạng thái cho bo mạch I/O 5: Đầu nối PROFINET ( CPU ) Hình 1.2: Cấu tạo điều khiển Siemens CPU S7-1200 - PLC có loại nhớ sử dụng Load memory, Work memory Retentive Memory: Load memory chứa nhớ chương trình down xuống Work memory nhớ lúc làm việc System memory setup vùng Hardware config, cần chứa liệu cần lưu vào - Ứng dụng PLC S7 1200 công nghiệp dân dụng như: – Hệ thống băng tải, cân định lượng – Điều khiển đèn chiếu sáng thông minh… – Điều khiển bơm cao áp, bơm ổn định áp suất – Máy đóng gói… – Máy in… – Máy dệt… – Máy trộn, máy nghiền trạm trộn bê tông… 1.2 Giới thiệu HMI 1.2.1 HMI gì? HMI cụm từ viết tắt Human Machine Interface, thiết bị tích hợp loại máy móc hay thiết bị cho phép người sử dụng giao tiếp với máy móc thiết bị thơng qua hình cảm ứng nút bấm Nói cách tổng quát hầu hết loại máy móc cho phép tinh chỉnh, giao tiếp, lệnh điều khiển thơng qua hình gọi HMI 1.2.2 Cấu tạo HMI Các thành phần HMI bao gồm phận cấu thành, cụ thể : Phần cứng: bao gồm loại hình, chíp, phím bấm, loại thiết bị nhớ lưu trữ ROM,RAM, EPROM/Flash,… Phần mềm: gồm có đối tượng, hàm – lệnh, phần mềm để phát triển, công cụ xây dựng HMI, công cụ nạp xuất chương trình kết nối, mơ Truyền thơng: Bao gồm cổng kết nối quen thuộc RS232, RS485, Ethernet, USB thông qua giao thức Mobus, CANbus, PPI, MPI, Profielbus 1.2.3 Các thông số HMI Thông thường hệ thống HMI có thơng số sau: Kích thước hình: chúng định tới lượng thông tin cần 00hiển thị lúc HMI Dung lượng nhớ: bao gồm nhớ chương trình, nhớ liệu, Flash liệu Chúng góp phần định số lượng tối đa biến số, số lượng Screen dung lượng lưu trữ thơng tin history data, Recipe, hình ảnh, backup… Số lượng phím hình: có loại phím bấm phím cảm ứng có khả mở rộng thao tác vận hành Chuẩn truyền thông: bao gồm giao thức hỗ trợ truyền thơng tin hay tín hiệu qua lại Số lượng đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ Các cổng mở rộng: Printer, USB, CF card, SD card… 1.3 Tìm hiểu cơng nghệ thẻ từ RFID 1.3.1 Cơng nghệ RFID gì? Cơng nghệ RFID (Radio Frequency Identification) công nghệ tiên tiến việc nhận dạng thu thập liệu không dây thông qua sóng vơ tuyến Nó hoạt động cách truyền thơng tin máy đọc RFID thẻ từ RFID Thẻ từ RFID trang bị chip chứa thông tin cần thiết anten để truyền nhận sóng radio 1.3.2 Ngun lý hoạt động cơng nghệ RFID - RFID hoạt động dựa nguyên lý cảm ứng điện từ Đầu đọc thẻ rfid phát sóng điện từ tần số định, thẻ từ RFID nằm vùng quét tần số cảm ứng điện từ phát ngược trở lại thông tin lưu trữ - Thông tin ID thẻ ( hay cịn gọi UID ) hay thông tin người dùng trực tiếp lưu vào ngăn nhớ chip RFID - Khi nhận phản hồi thông tin từ thẻ RFID đầu đọc gửi thông tin đến phần mềm ứng dụng xử lý Với đặc điểm, đọc lúc hàng ngàn thẻ RFID nên ứng dụng công nghệ cho việc quản lý sản phẩm số lượng lớn vô hiệu so với công nghệ truyền thống mã vạch - Tùy vào tần số mà khoảng cách đọc từ vài cm đến vài trăm mét Cũng tùy vào môi trường mà thẻ RFID có nhiều dạng khác 10