TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG NGUYỄN ĐÌNH LÂM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH BÃI GIỮ XE Ơ TƠ TỰ ĐỘNG KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA TP HỒ CHÍ MINH, 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG NGUYỄN ĐÌNH LÂM – 41101779 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH BÃI GIỮ XE Ơ TƠ TỰ ĐỘNG KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS LƯƠNG VĂN LĂNG TP HỒ CHÍ MINH, 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TP HCM, ngày….tháng… năm 2015 NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tên luận văn: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH BÃI GIỮ XE Ơ TƠ TỰ ĐỘNG Nhóm Sinh viên thực hiện: Cán hướng dẫn: Nguyễn Đình Lâm 41101779 Lê Văn Quân 41102748 TS Lương Văn Lăng Đánh giá Luận văn Về báo cáo: Số trang _ Số chương _ Số bảng số liệu _ Số hình vẽ _ Số tài liệu tham khảo _ Sản phẩm _ Một số nhận xét hình thức báo cáo: Về nội dung luận văn: Về tính ứng dụng: Về thái độ làm việc sinh viên: Đánh giá chung: Luận văn đạt/không đạt yêu cầu luận văn tốt nghiệp kỹ sư, xếp loại Giỏi/ Khá/ Trung bình Điểm sinh viên: Nguyễn Đình Lâm:……… /10 Lê Văn Quân:……… /10 Người nhận xét (Ký tên ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TP HCM, ngày….tháng… năm 2015 NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Tên luận văn: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH BÃI GIỮ XE Ơ TƠ TỰ ĐỘNG Nhóm Sinh viên thực hiện: Cán phản biện: Nguyễn Đình Lâm 41101779 Lê Văn Quân 41102748 Đánh giá Luận văn Về báo cáo: Số trang _ Số chương _ Số bảng số liệu _ Số hình vẽ _ Số tài liệu tham khảo _ Sản phẩm _ Một số nhận xét hình thức báo cáo: Về nội dung luận văn: Về tính ứng dụng: Về thái độ làm việc sinh viên: Đánh giá chung: Luận văn đạt/không đạt yêu cầu luận văn tốt nghiệp kỹ sư, xếp loại Giỏi/ Khá/ Trung bình Điểm sinh viên: Nguyễn Đình Lâm:……… /10 Lê Văn Quân:……… /10 Người nhận xét (Ký tên ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TP HCM, ngày….tháng… năm 2015 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE Ơ TƠ TỰ ĐỘNG Cán hướng dẫn: TS Lương Văn Lăng Thời gian thực hiện: Từ ngày……………… đến ngày…………… Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình Lâm – 41101779 Lê Văn Quân – 41102748 Nội dung đề tài: Mục tiêu, phạm vi, đối tượng: - Ứng dụng tự động hóa vào hệ thống bãi giữ xe ô tô - Xây dựng giao diện thân thiện người dùng Phương pháp thực hiện: - Thiết kế thi cơng mơ hình khí - Xây dựng thuật tốn điều khiển phù hợp - Sử dụng kết hợp WinCC với PLC giao tiếp với máy tính thơng qua OPC KEPServer kết hợp quét thẻ từ RFID nhận dạng biển số xe , để giám sát điều khiển hệ thống Kế hoạch thực hiện: Nguyễn Đình Lâm: - Thiết kế mơ hình khí hệ thống Solidworks 3D - Thi cơng lắp ráp mơ hình khí - Thiết kế thi cơng mạch điện điều khiển - Xây dựng thuật toán điều khiển với TIA PORTAL v13 - Viết chương trình điều khiển PLC S7-1200 thiết kế giao diện giám sát WinCC - Kết hợp chạy thực tế mơ hình - Viết báo cáo Lê Văn Quân: - Thi công lắp ráp mô hình khí - Xây dựng thuật tốn điều khiển C# - Viết chương trình xử lý quét thẻ từ RFID - Viết chương trình xử lý nhận dạng biển số xe - Viết chương trình giao tiếp máy tính với PLC thơng qua OPC KEPServer - Kết hợp chạy thực tế mơ hình - Viết báo cáo Xác nhận Cán hướng dẫn TP HCM, ngày….tháng … năm 2015 Sinh viên Nguyễn Đình Lâm Lê Văn Quân DANH SÁCH HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp, thành lập theo Quyết định số …………………… ngày ………………… Hiệu trưởng Trường Đại học Bách khoa TP.HCM ………………………………………… – Chủ tịch ………………………………………… – Thư ký ………………………………………… – Ủy viên LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chúng em xin cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, đặc biệt thầy cô khoa Điện- điện tử mơn Tư động hóa tận tình hết lịng truyền đạt kiến thức cho chúng em suốt quãng thời gian chúng em học tập trường Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Lương Văn Lăng Người thầy hết lòng giúp đỡ theo sát chúng em q trình thực hồn thành luận văn Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến bạn lớp DD11TD12-34 Những người bạn học giúp đỡ lẫn suốt trình học tập luận văn cuối khóa Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy phản biện thầy hội động bảo vệ luận văn dành thời gian để nhận xét giúp đỡ chúng em trình bảo vệ luận văn Cuối lời, chúng em xin gửi lời chúc sức khỏe đến thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, đặc biệt thầy cô khoa Điện- điện tử mơn Tư động hóa Tp.HCM, ngày … tháng … năm 2015 Sinh viên Nguyễn Đình Lâm Lê Văn Qn Hình 4.22: Thuật tốn tính tốn cho khối FB2-Pos_doc  Khối State 6-Manual: Nhiệm vụ khối để người dùng điều khiển chế độ tay cho hệ thống xảy lỗi khách hàng thẻ từ  Khối State 7-Edit: Nhiệm vụ khối để người dùng chỉnh sữa vị trí Tùy chỉnh cất xe vào lấy xe bãi  Khối State 8: Nhiệm vụ khối để di chuyển khung nâng đến vị trí ta thực quét thẻ dừng đó, chờ camera chụp hình nhận dạng biển số xe thành công thực tiếp 50  Khối Warning: Nhiệm vụ khối thực cảnh báo lỗi xảy như: khung nâng trượt vị trí ngang-dọc, khung nâng chưa nhận xe, vị trí gửi xe chưa nhận xe… Lúc hệ thống ngưng hoạt động  Phát xung PWM với PLC S7-1200 DC/DC/DC: Để điều khiển tốc độ động cho phù hợp với mơ hình luận văn, thực điều chế độ rộng xung PWM, thơng qua cách cấu hình phần mềm Tia Portal Hình 4.23: Cấu hình phát xung PWM cho PLC S7-1200 DC/DC/DC Tần số phát xung tối đa ngõ CPU 100 KHz, cho SB 20 KHz 200 KHz , SB tốc độ cao Những phần cần thiết để cấu hình: - Chức tạo xung: PWM PTO - Nguồn ngõ ra: CPU SB - Thời gian sở: ms us - Định dạng độ rộng xung: phần trăm, phần ngàn, phần chục ngàn - Thời gian chu kỳ: nhập giá trị chu kỳ - Độ rông xung ban đầu: nhập giá trị độ rộng ban đầu Lệnh CTRL_PWM: tạo dãy xung tuần hoàn Ngõ PWM hoạt động cách liên tục sau khởi động tần số định Độ rộng xung thay đổi theo yêu cầu 51 Bảng 4.1: Các thông số lệnh CTRL_PWM Lệnh CTRL_PWM chứa thông số vào DB Khi lấy khối lệnh khối DB tự động tạo Người dùng không thay đổi thông số khối DB chúng điều khiển lệnh CTRL_PWM Khi ngõ vào EN TRUE lệnh CTRL_PWM bắt đầu hay dừng hoạt động PWM dựa vào ngõ vào ENABLE CPU xử lý yêu cầu lệnh CTLR_PWM thực hiện, thông số BUSY luôn thơng báo FALSE Nếu có lỗi phát hiện, ENO đặt FALSE thơng số STATUS chứa mã trạng thái STATUS=0: khơng có lỗi; STATUS=80A1: Bộ định danh PWM không ghi địa PWM 4.2.2 Thuật tốn điều khiển PLC từ máy tính 52 Hình 4.24: Thuật tốn điều khiển PLC từ máy tính 53 Giải thích: Thẻ từ quét vào thiết bị đọc thẻ, thiết bị có chuỗi liệu gồm mã ACSII để lên máy tính Thiết bị gữi chuỗi mã ACSII máy tính nhận liệu Từ chuỗi mã ACSII, tiến hành truy cập sở liệu Trong sở liệu, máy tính tiền hành kiểm tra xem mã thẻ tồn trước hay chưa? (có nghĩa thẻ từ quét trước tiến hành q trình gữi xe thành cơng, mã thẻ lưu sở liệu gắn liền với xe đó) Nếu thẻ chưa liên kết với xe bãi Hệ thống PLC lệnh cho khung nâng đưa camera tới vị trí xe vào Q trình chụp ảnh nhận dạng biển số xe bắt đầu Nếu nhận dạng ảnh sai (không thể chụp hình, nhận dạng khơng đủ ký tự…) Máy tính đưa lựa chọn: có muốn tiếp tục đưa xe vào hay nhận dạng lại lần nữa? Máy tính lệnh cho PLC đưa xe vào vị trí cịn trống bãi xe 10 Nếu thẻ liên kết với xe bãi (đã quét trước đưa xe vào thành công) Hệ thống PLC lệnh cho khung nâng đưa camera tới vị trí xe bãi 11 Quá trình chụp ảnh nhận dạng biển số xe bắt đầu 12 Nếu biển số xe nhận dạng trùng với biển số xe lúc đưa vào? 13 Nếu biển số khơng giống máy tính đưa lựa chọn: tiếp tục lấy xe hay nhận dạng lại xe ra? 14 Máy tính lệnh cho PLC lấy xe khỏi bãi giữ xe 54 15 Nếu trình đưa xe vào lấy xe thành cơng 16 Máy tính cập nhật liệu cho sở liệu 17 Nếu không thành công máy tính thơng báo xãy lỗi trìnnh vận hành 4.2.3 Thiết kế giao diện người dùng 4.2.3.1 Giao diện nhận dạng biển số xe Hình 4.25: Giao diện nhận dạng biển số xe thiết kế C# Giao diện giúp người dùng dễ dàng quan sát hình ảnh chụp từ camera, thực nhận dạng biển số hiển thị biển số với mã thẻ quét, thực báo lỗi không nhận dạng biển số xe Đồng thời dễ dàng quản lý: Xe vào bãi: biển số, mã thẻ, vào, vị trí gửi; Xe bãi: biển số, mã thẻ, vị trí lấy, tiền gửi  Camera: hiển thị hình ảnh liên tực lấy từ Camera 55  Hình chụp lúc xe vào: lần xe hay xe vào hệ thống chụp lại hình ảnh nhằm lưu vào hệ thống vào dùng để nhận dạng biên số xe, nên vùng để hiển thị ảnh chụp  Ơ hiển thị thơng tin xe: hiển thị đầy đủ thông tin liên quan đến xe vào bãi  Hình cắt biển số: hình biển số cắt đưa hình ảnh chụp xe vào hệ thống xử lý ảnh  Các nút bấm chức bao gồm:  Chụp hình: chụp hình ảnh từ camera để đưa vào hệ thống xử lý (công cụ phục vụ cho nhiệm vụ debug)  Nhận dạng files: lấy hình ảnh từ máy tính để đưa vào xử lý ảnh (công cụ phục vụ cho nhiệm vụ debug)  Cài đặt: hiển thị bảng cài đặt hệ thống như: kết nối cổng COM RFID, kết nối camera, kết nối KEPServer, trạng thái plc, thông tin sở liệu…  Công cụ Debug: nút bấm phục vụ cho việc debug hệ thống xử lý ảnh  Quản Trị viên: hiển thị cửa sổ điều khiển cấp cao, thay đổi trực tiếp liệu PLC liệu sở liệu 56 4.2.3.2 Giao diện trang chủ bãi giữ xe tơ tự động Hình 4.26: Giao diện trang chủ bãi giữ xe ô tô tự động Giao diện trang chủ: mô tả chuyển động gần đồng thời gian với mơ hình thực tế để trực quan với người dùng Các đèn báo hiển thị vị trí có xe, đồng thời hiển thị hình ảnh có xe vị trí với biển số xe Có sơ đồ tóm tắt đơn giản quy trình hoạt động bãi giữ xe Quan trọng hơn, giao diện ta quan sát xe vừa vào bãi với thơng số: Vị trí, biển số, mã thẻ, vào bãi Xe vừa bãi với thống số: vị trí, biển số, mã thẻ, vào bãi, bãi tiền gửi Đồng thời, có thêm nút bấm tích hợp trang chủ để điều khiển tay, bảng thị trạng thái cảm biến động cơ, vị trí mà khung nâng đứng Bên cạnh đó, tạo Mode để dễ dàng quản lý giám sát:  Hệ thống quản lý: quản lý số lượng xe có bãi với thông tin liên quan như: biển số, mã thẻ, vào, vị trí  Cảnh báo lỗi: thị nhấp nháy có lỗi hệ thống, vào mode dễ dàng nhận biết lỗi báo 57  Hệ thống máy móc: thị kết nối, trạng thái hoạt động động cơ, cảm biến, điện lưới…  Điều khiển tay: thực thao tác điều khiển nút bấm để lấy xe gửi xe vào xảy lỗi (mode “cảnh báo lỗi” nhấp nháy) máy tính khơng nhận dạng biển số xe người dùng thẻ từ 4.2.3.3 Giao diện hệ thống quản lý xe bãi Hình 4.27: Giao diện hệ thống quản lý xe bãi Giao diện giúp người dùng dễ dàng quan sát số lượng xe có bãi, xe có vị trí nào, biển số, mã thẻ vào bãi Khi xảy cố khách hàng thẻ, lúc khách hàng đọc biển số xe người quản lý tìm giao diện dễ dàng nhận xe khách hàng vị trí với thơng tin liên quan để dễ dàng xử lý cho khách lấy xe thông qua mode “điều khiển tay” 58 4.2.3.4 Giao diện cảnh báo lỗi hệ thống Hình 4.28: Giao diện cảnh báo lỗi hệ thống Khi xảy lỗi hệ thống như: Khung nâng trượt vị trí ngang, khung nâng trượt vị trí dọc, khung nâng chưa nhận xe, vị trí gửi chưa nhận xe… Lúc này, hệ thống ngừng hoạt động mode “Cảnh báo lỗi” nhấp nháy Người dùng bấm mode để vào giao diện cảnh báo lỗi hệ thống, xem xét lỗi thị nhấp nhày thực khắc phục lỗi đó, vận hành lại hệ thống 59 4.2.3.5 Giao diện hệ thống máy móc Hình 4.29: Giao diện hệ thống máy móc Giao diện tổng quan thiết bị sử dụng hệ thống Đồng thời, ta liên kết đối tượng hình ảnh thiết bị với tag tương ứng, để thiết bị hoạt động hình ảnh thay đổi theo Bênh cạnh đó, ta giám sát trạng thái cảm biến, động cơ, tốc độ động cơ, nhiệt độ phòng máy… 60 4.2.3.6 Giao diện chế độ điều khiển tay Hình 4.30: Giao diện chế độ điều khiển tay Khi khách hàng thẻ, việc thực quét thẻ để lấy xe không thực Cách giải lúc khách hàng đọc biển số xe chứng minh giấy tờ xe mình, sau người giám sát kiểm tra có xe hệ thống Sử dụng chế độ điều khiển tay để mang xe cho khách đồng thời xóa liệu lưu SQL Server Ngồi ra, chế độ điều khiển tay cho phép thực khác phục lỗi hệ thống xảy ra, thực mang xe vào bãi trình nhận dạng biển số không thành công 61 Chương TỔNG KẾT 5.1 Kết đạt - Xây dựng mô hình khí mơ tả hoạt động hệ thống bãi giữ xe xếp tầng - Điều khiển vị trí, tốc độ cho động - Thực kết nối liệu PC-OPC-PLC - Ứng dụng công nghệ RFID kết hợp camera nhận dạng biển số xe, thể tối ưu tự động hóa - Thiết kế giao diện giám sát thân thiện, dễ sử dụng - Xây dựng thuật tốn lập trình cho hệ thống chạy ổn định 5.2 Kết luận Đề tài: “ Thiết kế thi cơng mơ hình bãi giữ xe tơ tự động” mơ hình thực tế Phần quan trọng đề tài thiết kế thi cơng mơ hình bãi giữ xe tơ cất lấy xe cách tự động có sử dụng hệ thống bảo mật thẻ từ kết hợp nhận dạng biển số xe Để hoàn thành đề tài nhóm thực sử dụng tính PLC Siemens thiết bị, OPC, phương pháp truyền gửi liệu … Việc ứng dụng đề tài vào thực tế cần thiết tình hình thực tế nước ta thành phố lớn Tuy nhiên, đề tài áp dụng thực tế cần xem xét đến kinh phí xây dựng việc thi cơng mơ hình địi hỏi kinh phí cao 5.3 Những hạn chế đề tài định hướng phát triển đề tài Để tối ưu hóa diện tích mặt bằng, xây dựng hệ thống khung đơi, khung có nhiều tầng, khung nâng lấy xe hai hướng Cơ cấu nâng gầm xe chưa thực hoàn hảo, số dịng xe có kích thước gầm khác xa so với dịng xe thơng thường Do đó, chúng em mong muốn phát triển cấu nâng gầm thành cấu nâng bánh Vì cấu nâng bánh 62 đảm bảo tính xác, lúc khung nâng di chuyển xe ổn định cấu nâng gầm Ngoài hệ thống nhận diện thẻ từ kếp hợp nhận dạng biển số, cịn phát triển hệ thống quản lý dấu vân tay, kết hợp với hệ thống nhận diện bảng số Kết hợp hệ thống chuyển nguồn tự động ATS để phòng trường hợp điện lưới gây cố cho hệ thống Sử dụng nhiều cảm biến tăng thêm độ xác tính an tồn cho hệ thống 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tài liệu tiếng Việt: [1] Nguyễn Đức Thành (2005) Đo lường điều khiển máy tính, nhà xuất đại học quốc gia TP.HCM [2] Trần Văn Hiếu (2015) Tự động hóa PLC S7-1200 với TIA PORTAL, nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Hồng Minh Trí Tự động hóa q trình cơng nghệ Khoa Điện-Điện tử, trường đại học Bách Khoa TP.HCM [4] Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thủy (2002) Nhập Môn Xử lý ảnh số, nhà xuất khoa học Kỹ thuật  Tài liệu tiếng Anh: [5] S7-1200 System Manual [6] Getting started with S7-1200 [7] GMP Engineering Manual WinCC - Siemens [8] Using OPC in Visual Studio  Tài liệu từ Website: https://support.automation.siemens.com http://plcvietnam.com.vn/forum http://www.payitforward.edu.vn https://www.youtube.com/user/Siemens/videos 64