Đồ án Thiết kế, chế tạo và điều khiển mô hình bãi giữ xe ô tô tự động (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế, chế tạo và điều khiển mô hình bãi giữ xe ô tô tự động (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG GVHD: TS. VŨ QUANG HUY SVTH: MAI KIM TOÀN MSSV: 11146120 SVTH: PHAN THANH TOÀN MSSV: 11146121 SVTH: ĐẶNG HOÀNG VƯƠNG MSSV: 11146148 S K L 0 0 3 7 6 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài:“THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG” Giảng viên hướng dẫn: TS. VŨ QUANG HUY Sinh viên thực hiện: MAI KIM TOÀN 11146120 PHAN THANH TOÀN 11146121 ĐẶNG HOÀNG VƯƠNG 11146148 Lớp: 111462 Khóa: 2011 - 2015 Tp. Hồ Chí Minh, Ngày 31 Tháng 07 Năm 2015
3. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động TR ƯỜNG ĐẠI H ỌC S Ư PH ẠM K Ỹ THU ẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ H ỘI CH Ủ NGH ĨA VI ỆT NAM KHOA C Ơ KHÍ CH Ế TẠO MÁY Độc l ập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Cơ điện t ử NHI ỆM V Ụ ĐỒ ÁN T ỐT NGHI ỆP Gi ảng viên h ướng d ẫn: TS V ũ Quang Huy. Sinh viên th ực hi ện: Mai Kim Toàn. MSSV: 11146120 Phan Thanh Toàn. MSSV: 11146121 Đặng Hoàng V ươ ng. MSSV: 11146148 1. Tên đề tài: Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động. 2. Các s ố li ệu, tài li ệu ban đầu: . . . . . . 3. N ội dung chính c ủa đồ án: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
4. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động . . . . . . 4. Các s ản ph ẩm d ự ki ến . . . . 5. Ngày giao đồ án: 6. Ngày n ộp đồ án: TR ƯỞNG B Ộ MÔN GI ẢNG VIÊN H ƯỚNG D ẪN (Ký, ghi rõ h ọ tên) (Ký, ghi rõ h ọ tên) £ Được phép bảo vệ (GVHD ký, ghi rõ họ tên) 2
5. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động LỜI CAM K ẾT - Tên đề tài: Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động. - GVHD: TS V ũ Quang Huy. - Họ tên sinh viên: Mai Kim Toàn - MSSV: 1114620 Lớp: 111462A - Địa ch ỉ sinh viên: 36, đường 120, P.Tân Phú, Q.9 - Số điện tho ại liên l ạc: 01212760065 - Email: toanvtspkt@gmail.com - Ngày n ộp khoá lu ận t ốt nghi ệp ( ĐATN): - Lời cam k ết: “ Tôi xin cam đoan khoá lu ận t ốt nghi ệp ( ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên c ứu và th ực hi ện. Tôi không sao chép t ừ bất k ỳ một bài vi ết nào đã được công b ố mà không trích d ẫn ngu ồn g ốc.N ếu có b ất k ỳ một s ự vi ph ạm nào, tôi xin ch ịu hoàn toàn trách nhi ệm”. Tp. H ồ Chí Minh, ngày 08 tháng 07 n ăm 2015. Ký tên 3
6. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động LỜI NÓI ĐẦU xx&yy Bốn n ăm là kho ảng th ời gian đầy ý ngh ĩa mà chúng em đã được g ắn bó v ới ngôi tr ường ĐH S ư Ph ạm K ỹ Thu ật Tp HCM trong vi ệc h ọc t ập và nghiên c ứu . Nh ận được r ất nhi ều s ự hướng d ẫn và d ạy d ỗ tận tình c ủa các th ầy cô giáo v ề chuyên môn l ẫn đạo đức. Lu ận v ăn t ốt nghi ệp là thành qu ả của m ột trình lâu dài, là s ự kết tinh c ủa t ất c ả nh ững ki ến th ức mà sinh viên đã l ĩnh h ội được trong quá trình h ọc t ập t ại tr ường c ũng nh ư nh ững ki ến th ức t ự học t ập của m ỗi sinh viên. Ngày nay, th ời đại công nghi ệp ngày càng phát tri ển m ạnh m ẽ và thay đổi không ng ừng, thì con ng ười luôn có khuynh h ướng k ết h ợp r ất nhi ều l ĩnh v ực công ngh ệ kỹ thu ật để tạo ra nh ững s ản ph ẩm t ối ưu nh ất mang l ại l ợi ích cho con ng ười. Nói rõ h ơn là s ự kết h ợp c ủa ngành c ơ khí, t ự động hóa, điện - điện t ử, tin h ọc đã t ạo nên s ự mới m ẻ và nhi ều đột phá lớn cho th ời đại công nghi ệp đươ ng đại. Đề tài “ Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động ” mang l ại hai ý ngh ĩa chính nh ư sau. Th ứ nh ất đề tài được xem là m ột tr ải nghi ệm th ực s ự để nhóm có th ể vận d ụng nh ững ki ến th ức đã được h ọc t ập và nghiên c ứu trên gh ế nhà tr ường; cùng v ới kh ả năng t ư duy, sáng t ạo c ủa mình để tạo ra s ản ph ẩm t ốt nh ất, mang lại l ợi ích cho con ng ười. Th ứ hai vi ệc ch ọn và th ực hi ện đề tài nh ằm gi ải quy ết v ấn đề thi ếu bãi gi ữ xe ô tô hi ện nay. Xã h ội ngày càng phát tri ển và nhu c ầu v ề ph ươ ng ti ện đi l ại ngày càng l ớn. Đặc bi ệt là s ự phát tri ển m ạnh m ẽ của xe ô tô trong th ời k ỳ hội nh ập qu ốc t ế. Các thành ph ố lớn v ới di ện tích đất ch ật h ẹp mà để đáp ứng được nhu c ầu bãi đỗ xe ô tô thì qu ả là m ột điều khó kh ăn. Và đó c ũng là lý do và m ục đích đề ra để nhóm th ực hi ện đề tài đạt được. 4
7. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động LỜI C ẢM ƠN xx&yy Trên th ực t ế không có s ự thành công nào mà không g ắn li ền v ới nh ững s ự hỗ tr ợ, giúp đỡ dù ít hay nhi ều, dù tr ực ti ếp hay gián ti ếp c ủa ng ười khác. Trong su ốt th ời gian t ừ khi b ắt đầu h ọc t ập ở gi ảng đường đại h ọc đến nay, em đã nh ận được r ất nhi ều s ự quan tâm, giúp đỡ của quý Th ầy Cô, gia đình và b ạn bè. Với lòng bi ết ơn sâu s ắc nh ất, em xin g ửi đến quý Th ầy Cô ở Khoa C ơ Khí Máy – Tr ường Đại H ọc S ư Ph ạm K ỹ Thu ật đã cùng v ới tri th ức và tâm huy ết c ủa mình để truy ền đạt v ốn ki ến th ức quý báu cho chúng em trong th ời gian v ẫn còn đang h ọc t ập t ại tr ường. Em xin chân thành c ảm ơn th ầy TS. V ũ Quang Huy đã t ận tâm h ướng d ẫn, giúp đỡ chúng em r ất nhi ều qua các bu ổi nói chuy ện, th ảo lu ận v ề đề tài mà chúng em th ực hi ện. Nếu không có nh ững l ời h ướng d ẫn, d ạy b ảo c ủa th ầy thì em ngh ĩ đề tài này c ủa chúng em rất khó có th ể hoàn thi ện được. M ột l ần n ữa, em xin chân thành c ảm ơn th ầy. Bài thu ho ạch b ước đầu đi vào th ực t ế, tìm hi ểu nhu c ầu c ũng nh ư đối t ượng h ướng t ới. Chúng em đã ch ọn đề tài “Thi ết k ế và ch ế tạo mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động” để làm đề tài nghiên c ứu. Ki ến th ức c ủa chúng em còn h ạn ch ế và còn nhi ều b ỡ ng ỡ. Do v ậy, không tránh kh ỏi nh ững thi ếu sót là điều ch ắc ch ắn, chúng em r ất mong nh ận được nh ững ý ki ến đóng góp quý báu c ủa quý Th ầy Cô để ki ến th ức c ủa nhóm em trong l ĩnh v ực này được hoàn thi ện hơn. Tp. H ồ Chí Minh, ngày 31 tháng 07 n ăm 2015 NHÓM TH ỰC HI ỆN ĐỀ TÀI MAI KIM TOÀN PHAN THANH TOÀN ĐẶNG HOÀNG V ƯƠ NG 5
8. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động TÓM T ẮT ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: THI ẾT K Ế, CH Ế TẠO VÀ ĐIỀU KHI ỂN MÔ HÌNH BÃI GI Ữ XE Ô TÔ T Ự ĐỘNG GVHD: Ts. V ũ Quang Huy. SVTH: Mai Kim Toàn MSSV: 11146120 Phan Thanh Toàn MSSV: 11146121 Đặng Hoàng V ươ ng MSSV:11146148 Tr ường: Đại h ọc S ư ph ạm k ỹ thu ật Tp. H ồ Chí Minh. Khoa: C ơ khí ch ế tạo máy. Bộ môn: C ơ điện t ử. Th ời gian th ực hi ện: 15 tu ần. 1. Mục tiêu: Trên c ơ s ở tìm hi ểu và nghiên c ứu các bãi gi ữ xe ô tô t ự động hi ện có trên th ế gi ới, đồng th ời d ựa trên th ực tr ạng thi ếu ch ỗ gi ữ xe tr ầm tr ọng ở các thành ph ố lớn ở nước ta hi ện nay, từ đó thi ết k ế và ch ế tạo mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động nh ằm đáp ứng nhu c ầu r ất l ớn này. Mô hình có kh ả năng gi ữ được t ổng c ộng 45 xe, l ấy và g ửi xe m ột cách nhanh chóng, linh ho ạt. 2. Nội dung chính: − Thi ết k ế toàn b ộ ph ần khung. − Thi ết k ế toàn b ộ cơ c ấu lấy xe. − Thi ết k ế hệ th ống điều khi ển, giám sát. − Ch ế tạo mô hình th ể hi ện nguyên lý ho ạt động c ủa bãi gi ữ xe ô tô t ự động. 3. Kết qu ả chính đạt được: − Lựa ch ọn được ph ươ ng h ướng và gi ải pháp phù h ợp. − Thi ết k ế được mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động. − Ch ế tạo và điều khi ển được mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động th ể hi ện được nguyên lý ho ạt động c ủa h ệ th ống gi ữ xe trong th ực t ế (mô hình có d ạng hình tr ụ, bao g ồm 3 tầng, m ỗi t ầng có 15 ng ăn). 6
9. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động SUMMARY PROJECT’S NAME: DESIGN, MANUFACTURING AND CONTROL AUTOMATIC CAR PARKING. Counsellor: Ph.D Vu Quang Huy. Student: Mai Kim Toan Student’s ID: 11146120 Phan Thanh Toan Student’s ID: 11146121 Dang Hoang Vuong Student’s ID: 11146148 University: University of Technology and Education Ho Chi Minh City. Faculty: Faculty of Mechanical Engineering. Department: Mechatronics. Execution time: 15 weeks. 2.1 Objectives: We research an automatic car parking system in practise. Then, we synthetize, analyze and evaluate the whole system to give a best decision to make appropriate model. 2.2 Main contents: We has finished a whole automatic car parking model including frame, pick car structure and control system which has used Step7 Microwin and WinCC to supervise. 2.3 Results obtained: We manufacture an automatic car parking model with 3 floors, each floor has 15 compartments. But it is just a model, so we decide to make 6 compartments which can be used to simulate the real system. This model can response flexibly ability of car parking and picking. Its height is 0.8 meter. Its diameter is 0.9 meter. The whole model can be easily controled and supervised by WinCC. 7
10. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động MỤC L ỤC NHI ỆM V Ụ ĐỒ ÁN T ỐT NGHI ỆP 1 LỜI CAM K ẾT 3 LỜI NÓI ĐẦU 4 LỜI C ẢM ƠN 5 TÓM T ẮT ĐỒ ÁN 6 SUMMARY 7 DANH M ỤC B ẢNG BI ỂU 11 DANH M ỤC HÌNH 12 DANH M ỤC T Ừ VI ẾT T ẮT 15 CH ƯƠ NG 1: GI ỚI THI ỆU 16 1.1 Tính c ấp thi ết c ủa đề tài: 16 1.2 Ý ngh ĩa khoa h ọc và th ực ti ễn c ủa đề tài: 16 1.3 Mục tiêu nghiên c ứu c ủa đề tài: 17 1.4 Đối t ượng và ph ạm vi nghiên c ứu: 17 1.4.1 Đối t ượng nghiên c ứu: 17 1.4.2 Ph ạm vi nghiên c ứu: 17 1.5 Ph ươ ng pháp nghiên c ứu: 17 1.5.1 Cơ s ở ph ươ ng pháp lu ận: 17 1.5.2 Các ph ươ ng pháp nghiên c ứu c ụ th ể: 18 1.6 Kết c ấu c ủa đồ án t ốt nghi ệp: 18 CH ƯƠ NG 2: CƠ S Ở LÝ THUY ẾT 19 2.1 Bãi gi ữ xe x ếp ch ồng (Auto Stacker): 19 2.2 Mô hình bãi gi ữ xe nhi ều t ầng: 19 2.3 Mô hình bãi gi ữ xe hoàn toàn t ự động: 20 8
11. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động CH ƯƠ NG 3: PH ƯƠ NG H ƯỚNG VÀ CÁC GI ẢI PHÁP 21 3.1 Yêu c ầu c ủa đề tài: 21 3.2 Ph ươ ng pháp và gi ải pháp th ực hi ện: 21 3.2.1 Phân tích ưu, nh ược điểm c ủa t ừng lo ại: 21 3.2.2 Bộ truy ền động lên xu ống: 24 3.2.3 Bộ truy ền động xoay: 25 3.3 Lựa ch ọn gi ải pháp: 27 3.3.1 Biên d ạng ngoài: 27 3.3.2 Cơ c ấu nâng: 27 3.3.3 Cơ c ấu l ấy xe: 27 3.3.4 Bộ truy ền động lên xu ống: 27 3.3.5 Bộ truy ền động xoay: 27 3.4 Trình t ự công vi ệc ti ến hành: 27 CH ƯƠ NG 4: TÍNH TOÁN, THI ẾT K Ế CƠ KHÍ 29 4.1 Thi ết k ế ph ần động h ọc: 29 4.1.1 Lựa ch ọn các thông s ố ban đầu: 29 4.1.2 Thi ết k ế động h ọc: 29 4.1.2.1 Xác định các chuy ển động t ạo hình: 29 4.1.2.2 Thi ết k ế các r ăng chuy ển động: 30 4.1.2.3 Xác định v ận t ốc quay c ủa tr ục và di chuy ển lên xu ống: 30 4.2 Thi ết k ế ph ần động l ực h ọc: 31 4.2.1 Xác định công su ất động c ơ: 31 4.2.1.1 Xác định công su ất động c ơ quay tr ục chính: 31 4.2.1.2 Xác định công su ất động c ơ di chuy ển ra vào để lấy pallet: 32 4.2.1.3 Xác định công su ất động c ơ quay cu ốn xe trên pallet: 32 4.2.1.4 Xác định công su ất động c ơ nâng: 33 4.2.2 Thi ết k ế bộ truy ền đai r ăng: 34 9
12. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động 4.2.2.1 Tổng quan: 34 4.2.2.2 Ưu, nh ược điểm c ủa b ộ truy ền đai: 35 4.2.2.3 Tính toán, thi ết k ế: 36 4.3 Lựa ch ọn thanh ray – con tr ượt: 39 4.4 Lựa ch ọn ổ bi: 39 CH ƯƠ NG 5: PH ƯƠ NG PHÁP VÀ THU ẬT TOÁN ĐIỀU KHI ỂN H Ệ TH ỐNG 41 5.1 PLC: 41 5.1.1 Tổng quan: 41 5.1.2 Cấu trúc ph ần c ứng: 42 5.2 Ph ần m ềm giám sát WinCC: 43 5.2.1 Tổng quan: 43 5.2.2 Các mô đun sản ph ẩm: 43 5.2.3 Các ch ức n ăng thông th ường c ủa WinCC: 44 5.2.4 PC Access OPC 44 5.2.4.1 Khái ni ệm chung v ề OPC 44 5.2.4.2 Ph ần m ềm PC Access OPC 45 5.3 Các kh ối điều khi ển: 45 5.3.1 Mạch điều khi ển Arduino: 45 5.3.1.1 Tổng quan: 45 5.3.1.2 Ph ần cứng: 46 5.3.1.3 Module m ở rộng Shield: 46 5.3.1.4 Ph ần m ềm: 46 5.3.2 Kh ối qu ẹt th ẻ từ: 47 5.3.3 Động c ơ AC Servo: 48 5.3.3.1 Sơ đồ cấu trúc động c ơ AC Servo: 48 5.3.3.2 Thông s ố kỹ thu ật động c ơ: 49 5.3.3.3 Kh ả năng ch ịu t ải c ủa tr ục động c ơ: 50 10
13. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động 5.3.4 Bộ điều khi ển (Driver) c ủa động c ơ Mr-j-10A Mitsubishi: 51 5.3.4.1 Thông s ố kỹ thu ật c ủa Driver: 51 5.3.4.2 Hình d ạng và s ơ đồ kết n ối Driver: 52 5.3.4.2.1 Hình d ạng c ủa Driver: 52 5.3.4.2.2 Sơ đồ kết n ối Driver: 53 5.3.4.3 Thông s ố bộ điều khi ển Driver động c ơ Mitsubishi: 56 5.3.5 Kh ối điều khi ển động c ơ AC Servo 61 5.3.6 Kh ối điều khi ển đảo chi ều động c ơ DC h ộp s ố 63 5.3.7 Mạch chuy ển tín hi ệu s ố 8 thành 3 63 5.4 Sơ đồ kh ối c ủa h ệ th ống điều khi ển: 64 CH ƯƠ NG 6: TH ỰC NGHI ỆM, ĐÁNH GIÁ 70 6.1 Ph ần c ơ khí: 70 6.2 Ph ần điện: 72 6.2.1 Các board sau khi ch ế tạo: 72 6.2.2 Lắp m ạch điện 73 6.3 Giao di ện điều khi ển, giám sát h ệ th ống 74 KẾT LU ẬN 78 TÀI LI ỆU THAM KH ẢO 79 PH Ụ LỤC 80 11
14. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động DANH M ỤC B ẢNG BI ỂU Bảng 3 .1 Phân tích các ki ểu biên d ạng ngoài c ủa xe. 22 Bảng 3 .2 Phân tích các c ơ c ấu chuy ển động nâng. 23 Bảng 3 .3 Phân tích các c ơ c ấu l ấy xe. 24 Bảng 3 .4 Phân tích các c ơ c ấu truy ền động t ịnh ti ến. 25 Bảng 3 .5 Phân tích các c ơ c ấu truy ền động xoay. 27 Bảng 5 .1 Các thông s ố cài đặt cho driver. 60 12
15. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động DANH M ỤC HÌNH Hình 2.1 Mô hình bãi gi ữ xe ki ểu x ếp ch ồng. 19 Hình 2.2 Bãi gi ữ xe nhi ều tầng t ại sân bay Hamburg. 20 Hình 2.3 Gara ô tô t ự động Autostadt, Wolfsburg, Đức. 20 Hình 4 .1 B ộ truy ền đai thông th ường. 34 Hình 4 .2 B ộ truy ền đai chéo và n ửa chéo. 34 Hình 4 .3 Các thông s ố hình h ọc c ủa đai r ăng. 35 Hình 4 .4 Thanh tr ượt TBI motion linear guide. 39 Hình 4 .5 Ổ bi. 40 Hình 5 .1 Thông s ố và các đặc điểm k ỹ thu ật c ủa Series 22X. 41 Hình 5 .2 C ấu trúc ph ần c ứng c ủa PLC. 42 Hình 5 .3 Chu trình ho ạt động c ủa Arduino. 47 Hình 5 .4 S ơ đồ kh ối điều khi ển kh ối qu ẹt th ẻ từ. 47 Hình 5 .5 Thi ết b ị th ực t ế cho h ệ th ống qu ẹt th ẻ. 48 Hình 5 .6 S ơ đồ cấu trúc AC servo. 48 Hình 5 .7 Động c ơ AC servo. 49 Hình 5 .8 Hình ảnh th ực t ế động c ơ AC servo 49 Hình 5 .9 Ý ngh ĩa mô đun trên động c ơ. 50 Hình 5 .10 Kh ả năng ch ịu t ải c ủa tr ục động c ơ. 51 Hình 5 .11 Hình ảnh driver và nhãn thông s ố kỹ thu ật. 51 Hình 5 .12 Ý ngh ĩa model. 52 Hình 5 .13 Hình ảnh bên ngoài c ủa Driver. 52 Hình 5 .14 S ơ đồ các chân c ủa connector 53 Hình 5 .15 S ơ đồ kết n ối driver 54 Hình 5 .16 S ơ đồ kết n ối driver 55 Hình 5 .17 Nh ận xung tín hi ệu b ằng open collector transistor (TR). 55 Hình 5 .18 Các ki ểu nh ận xung tín hi ệu. 56 Hình 5 .19 S ơ đồ kh ối nh ận và ph ản h ồi xung. 61 Hình 5 .20 S ơ đồ kh ối điều khi ển AC Servo. 61 Hình 5 .21 PLC s7-200 CPU 226. 62 Hình 5 .22 Driver và động c ơ AC servo. 62 13
16. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động Hình 5 .23 S ơ đồ nguyên lý m ạch đệm open-collector. 63 Hình 5 .24 S ơ đồ nguyên lý m ạch đảo chi ều động c ơ DC. 63 Hình 5 .25 S ơ đồ nguyên lý m ạch chuy ển tín hi ệu 8 thành 3 64 Hình 5 .26 S ơ đồ kh ối c ủa h ệ th ống điều khi ển. 64 Hình 5 .27 S ơ đồ kh ối điều khi ển b ằng tay. 65 Hình 5.28 S ơ đồ kh ối điều khi ển auto. 65 Hình 5 .29a S ơ đồ kh ối ch ươ ng trình con g ửi xe t ầng 1. 66 Hình 5 .30a S ơ đồ kh ối ch ươ ng trình con l ấy xe t ầng 1. 68 Hình 6 .1 Toàn b ộ mô hình bãi gi ữ xe. 70 Hình 6 .2 C ơ c ấu di chuy ển lên xu ống. 70 Hình 6 .3 C ơ c ấu xoay tr ục chính. 71 Hình 6 .4 C ơ c ấu l ấy xe. 71 Hình 6 .5 M ạch đảo chi ều động c ơ. 72 Hình 6 .6 M ạch chuy ển đổi tín hi ệu. 72 Hình 6 .7 M ạch đệm Open-collector 73 Hình 6 .8 Định v ị các thi ết b ị. 73 Hình 6 .9 Sau khi hoàn thành l ắp m ạch điện. 74 Hình 6 .10 Giao di ện điều khi ển 1 75 Hình 6 .11 Giao di ện điều khi ển 2 76 Hình 6 .12 Giao di ện điều khi ển 3 77 14
17. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động DANH M ỤC T Ừ VI ẾT T ẮT PLC Programable Logic Controller. CPU Central Processing Unit. WinCC Windows Control Center. OPC OLE for Process Control OLE Object Linking and Embedding HMI Human Machine Interface. SCADA Supervisory Control And Data Acquisition. MES Manufacturing Excution System. ERP Enterprise Resource Planning. VAMA Vietnam Automobile Manufacturers Association 15
18. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động CH ƯƠ NG 1: GI ỚI THI ỆU 1.1 Tính c ấp thi ết c ủa đề tài: Ngày nay, n ước ta đang b ước vào công cu ộc hi ện đại hóa đất n ước m ột cách m ạnh m ẽ, theo m ục tiêu mà đất n ước đặt ra là: đến n ăm 2020, n ước ta s ẽ cơ b ản tr ở thành m ột n ước công nghi ệp theo h ướng hi ện đại. Đời s ống của ng ười dân ngày càng được nâng cao, qua đó nhu c ầu đi l ại c ũng phát tri ển m ột cách chóng m ặt. Trong đó, đặc bi ệt là nhu c ầu đi l ại b ằng ô tô. L ấy ví d ụ là công ty Toyota Vi ệt Nam, riêng trong 10 tháng đầu n ăm 2013, doanh s ố của Toyota đạt x ấp x ỉ 26400 xe, chi ếm 34.7 % th ị ph ần VAMA-Vietnam Automobile Manufacturers Association ( Hi ệp h ội các nhà s ản xu ất ô tô Vi ệt Nam). Nhìn r ộng ra, tính đến n ăm 2013, sau kho ảng 18 n ăm được thành l ập t ại Vi ệt Nam, đã có g ần 250000 xe ô tô được xu ất x ưởng. Cùng v ới s ự phát tri ển ồ ạt c ủa các ph ươ ng ti ện giao thông cá nhân t ại các thành ph ố lớn với tình tr ạng th ừa ô tô, thi ếu bãi đỗ, nên vi ệc g ửi xe đã tr ở thành n ỗi kh ổ của nhi ều ng ười. Ch ưa bao gi ờ vi ệc tìm ki ếm bãi đỗ xe ở các thành ph ố lớn l ại khó kh ăn đến th ế. Các bãi g ửi xe luôn trong tình tr ạng quá t ải v ới giá c ả gửi xe r ất l ộn x ộn. Các điểm gi ữ xe còn l ại đa s ố là tận d ụng v ỉa hè, lòng đường, chung c ư và ngõ ngách. Hi ện nay, vi ệc gia t ăng đến chóng m ặt c ủa các ph ươ ng ti ện giao thông đang khi ến thành ph ố Hà N ội và thành ph ố Hồ Chí Minh đứng tr ước kh ủng ho ảng bãi gi ữ xe. Các bãi đỗ xe trong thành ph ố mới ch ỉ đáp ứng được 30% nhu c ầu gi ữ xe hi ện t ại, 70% còn l ại là các bãi gi ữ xe trái phép. Đây c ũng chính là nguyên nhân làm cho các lòng đường ngày càng b ị thu hẹp, giao thông tr ở nên t ắc ngh ẽn. Vì v ậy s ự ra đời c ủa các bãi đỗ xe thông minh là m ột gi ải pháp vô cùng c ần thi ết và h ợp lý cho tình tr ạng này t ại các thành ph ố lớn. 1.2 Ý ngh ĩa khoa h ọc và th ực ti ễn c ủa đề tài: Cùng v ới s ự phát tri ển c ủa xã h ội và nhu c ầu đi l ại b ằng ô tô ngày càng cao, nh ưng c ơ s ở vật ch ất l ại ch ưa đáp ứng được m ột cách th ỏa đáng. Trong đó, đặc bi ệt là nhu c ầu gi ữ xe là một v ấn đề nh ức nh ối nh ất. Vì di ện tích để đậu xe là đã l ớn, mà còn ph ải c ần có m ột con đường đủ rộng để ra vào. Do đó, tìm được m ột ch ỗ để đậu và g ửi xe ở Vi ệt Nam là c ả một kỳ công. Vi ệc tìm được m ột ch ỗ đỗ xe đã khó, mà khi đã tìm được r ồi thì v ẫn ch ưa h ết r ắc rối, do thi ếu di ện tích, nên di ện tích đậu cho m ỗi chi ếc xe là r ất nhỏ, kho ảng cách gi ữa hai xe 16
19. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động cực k ỳ nh ỏ và cách s ắp x ếp không khoa h ọc, đã gây ra r ất nhi ều khó kh ăn và ức ch ế cho ng ười g ửi. Do đó, nhu c ầu v ề một bãi gi ữ xe ô tô t ự động là m ột nhu c ầu h ết s ức c ần thi ết và c ấp bách, nó v ừa có th ể gi ải quy ết t ốt được nhu c ầu gi ữ xe r ất cao, không t ốn nhi ều di ện tích để xây d ựng và l ấy xe m ột cách nhanh chóng và hi ệu qu ả. Góp ph ần nâng cao c ảnh quan, v ăn minh đô th ị, góp ph ần làm cho đất n ước ngày càng t ươ i đẹp và hi ện đại h ơn. 1.3 Mục tiêu nghiên c ứu c ủa đề tài: Trên c ơ s ở tìm hi ểu, phân tích nhu c ầu gi ữ xe ô tô hi ện nay, các h ệ th ống gi ữ xe ô tô t ự động trong th ực t ế. T ừ đó, chế tạo hoàn thi ện mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động hình tr ụ với 3 tầng, m ỗi t ầng có 15 ng ăn ch ứa xe, riêng t ầng 1 có 14 ng ăn ch ứa xe và 1 ng ăn b ắt đầu. Do đó, mô hình có kh ả năng gi ữ được t ối đa 44 xe. Nh ưng do gi ới h ạn v ề chi phí, nên nhóm ch ỉ sử dụng 6 ng ăn ch ứa xe để mô ph ỏng quá trình ho ạt động c ủa h ệ th ống trong th ực t ế. Trên hết, s ẽ giúp nhi ều sinh viên không có điều ki ện ti ếp xúc v ới h ệ th ống th ực trong th ực t ế có th ể học h ỏi, tr ải nghi ệm v ới mô hình, t ừ đó rút ra nhi ều kinh nghi ệm quý báu. 1.4 Đối t ượng và ph ạm vi nghiên c ứu: 1.4.1 Đối t ượng nghiên c ứu: Nghiên c ứu các h ệ th ống gi ữ xe ô tô t ự động có trong th ực t ế. Đặc bi ệt là bãi gi ữ xe ô tô tự động l ớn trên th ế gi ới “Autostadt” ở Đức 1.4.2 Ph ạm vi nghiên c ứu: Nghiên c ứu trong m ột quy mô nh ỏ, gi ới h ạn v ề th ời gian và chi phí nên đề tài ch ỉ dừng lại ở vi ệc tính toán và thi ết k ế dựa trên mô hình. Chế tạo mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động hình tr ụ với 3 t ầng, m ỗi t ầng có 15 ng ăn ch ứa xe. 1.5 Ph ươ ng pháp nghiên c ứu: 1.5.1 Cơ s ở ph ươ ng pháp lu ận: Tr ước h ết, tìm hi ểu các lo ại mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động hi ện có trong th ực t ế. Sau đó, ti ến hành phân tích đánh giá ưu, nh ược điểm c ủa t ừng lo ại và l ựa ch ọn. Cu ối cùng là tính toán, thi ết k ế và ch ế tạo mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động. 17
20. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động 1.5.2 Các ph ươ ng pháp nghiên c ứu c ụ th ể: Nghiên c ứu qua các tài li ệu, sách báo, giáo trình có liên quan, các tài li ệu chuyên ngành dùng trong vi ệc tính toán c ũng nh ư điều khi ển, l ập trình trên các trang web c ũng nh ư trên các di ễn đàn m ạng Internet. Bao g ồm nh ững ph ươ ng pháp c ụ th ể sau:  Tìm hi ểu và tham kh ảo nh ững s ản ph ẩm có s ẵn trên th ị tr ường để thi ết k ế mô hình 3D, nghiên c ứu và ứng d ụng nh ững công ngh ệ tự động, điện – điện t ử có s ẵn vào vi ệc điều khi ển cho h ệ th ống.  Sử dụng ki ến th ức hình h ọa v ẽ kỹ thu ật và ph ần m ềm Solidworks để thi ết k ế các chi ti ết, c ơ c ấu cho toàn b ộ mô hình.  Áp d ụng các ki ến th ức c ơ s ở ngành nh ư: b ộ truy ền động trong nguyên lý – chi ti ết máy, c ơ lý thuy ết, vào vi ệc tính toán th ực t ế. Ngoài ra, còn tìm hi ểu v ề ki ến th ức t ự động hóa cùng v ới các thi ết bị tự động hóa nh ư: CB, PLC S7-200, board Arduino Uno, động c ơ AC 1 pha, Driver điều khi ển động c ơ,  Vận d ụng ki ến th ức ngành lien quan nh ư: k ỹ thu ật điện – điện t ử, vi điều khi ển, s ử dụng ph ần m ềm Orcad và Protues để thi ết k ế và mô ph ỏng m ạch điều khi ển.  Ch ế tạo và l ắp đặt m ạch điện điều khi ển cho toàn b ộ hệ th ống mô hình bãi gi ữ xe ô tô tự động.  Xây d ựng gi ải thu ật ch ươ ng trình điều khi ển. L ập trình điều khi ển h ệ th ống dùng Arduino Uno k ết h ợp PLC S7-200. Thi ết k ế giao di ện giám sát h ệ th ống dùng WinCC. 1.6 Kết c ấu c ủa đồ án t ốt nghi ệp: Đồ án t ốt nghi ệp được chia làm 3 ph ần:  Cơ khí: bao g ồm toàn b ộ ph ần khung thép, c ơ c ấu nâng s ử dụng b ộ truy ền đai r ăng và cơ c ấu ra-vào để gửi-lấy xe.  Điện: bao g ồm toàn b ộ 2 động c ơ AC Servo, 2 động c ơ DC h ộp s ố, PLC, Arduino, mạch quét th ẻ từ, r ờ le, dây điện  Điều khi ển: giao di ện giám sát WinCC và l ập trình b ằng PLC. 18
21. Thi ết k ế, ch ế tạo và điều khi ển mô hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động CH ƯƠ NG 2: CƠ S Ở LÝ THUY ẾT Một s ố lo ại bãi gi ữ xe trên th ế gi ới hi ện nay: 2.1 Bãi gi ữ xe xếp ch ồng (Auto Stacker): Là bãi gi ữ xe s ử dụng k ết h ợp gi ữa b ăng chuy ền và thang máy để đư a xe t ừ mặt đất lên ch ỗ gi ữ xe. Bãi gi ữ xenày có d ạng hình h ộp, có kích th ước v ừa và nh ỏ, phù h ợp v ới di ện tích dài. Tuy nhiên, bãi gi ữ xe này phù h ợp hơn với các bãi gi ữ xe nh ỏ và hi ệu qu ả kinh t ế ch ưa cao do s ố tầng có th ể ch ứa xe không nhi ều. Hình 2.1 Mô hình bãi gi ữ xe ki ểu x ếp ch ồng. 2.2 Mô hình bãi gi ữ xe nhi ều t ầng: Trong mô hình này, ng ười g ửi xe ph ải t ự lái xe vào v ị trí g ửi xe qua các con đường d ốc, mô hình này tính t ự động hóa ch ưa cao và có th ể gây ô nhi ễm môi tr ường do v ẫn ph ải lãi xe một đoạn đường. Tuy nhiên, ưu điểm c ủa bãi gi ữ xe này là s ố lượng xe g ửi đước l ớn. 19
22. S K L 0 0 2 1 5 4