Xem mẫu
- --------------- ---------------
Luận văn
Thiết kế hệ thống bãi giữ xe ôtô
tự động
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
PHẦN I
HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE ÔTÔ TỰ ĐỘNG
I.TÌM HIỂU VỀ BÃI GIỮ XE
Ngày nay ở các trung tâm thành phố lớn với sự phát triển mật độ dân cư và
xe cộ ngày càng đông đúc. Đặc biệt là sự gia tăng về số lư ợng xe ôtô ngày càng
nhiều và điều này ph ần n ào cũng phản ánh sự phát triển của một quốc gia. Song
song với sự phát triển đó, người ta đặt vấn đề là xây dựng những b ãi giữ xe để phục
vụ cho người dân trong công việc cũng như trong việc đi lại của họ. Vì thế, ngày
n ay trên các nước tiên tiến trên th ế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc,…ở những thành
phố chật hẹp, ngư ời ta xây dựng hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động được trang bị thiết
b ị nâng để di chuyển ôtô từ mặt đất lên điểm
đỗ trên cao(h ệ thống nổi hoặc di chuyển xe
xuống điểm đỗ dưới lòng đ ất (h ệ thống ngầm).
Đây là những giải pháp giúp tăng hơn 100 lần
số lượng xe trên một diện tích truyền thống,
cho phép giải quyết trình trạng thiếu mặt bằng
xây dựng.
Một số mô hình bãi xe thực tế ở một số nước
Mô hình xếp chồng (Auto Stacker):
Mô hình này sử dụng
một hệ thống thủy lực để nâng
tối đa 4 ôtô xếp cạnh nhau lên
một tầng cao để d ành chỗ cho 4
xe khác ở b ên dưới. Tuy nhiên,
giải pháp n ày ch ỉ phù h ợp với qui
mô nhỏ, hiệu quả kinh tế không cao.
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 1
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
Mô hình bãi xe nhiều tầng (Driver in Parking):
Mô hình này với các đ ường dốc để chủ xe tự
lái vào và ra khỏi b ãi xe. Mức độ tự động hoá tương
đối không cao. Giải pháp này tuy ph ổ biến nhưng
chưa phổ biến về mặt không gian, ô nhiễm môi
trường.
Mô hình bãi giữ xe tự động hoá (Above ground Automated Parking):
Mô hình này là một bước cải
tiến so với 2 mô h ình trên,sức chứa có
th ể tăng gấp nhiều lần so với mô h ình bãi
giữ xe nhiều tầng. Bố trí các xe sát nhau
và thu hẹp khoảng cách giữa các tầng,
các khâu nh ận b ão quản và trả xe hoàn
toàn được tự động hóa.
Mô hình bãi xe tự động hoá dạng ngầm (Underground Automated Parking):
Có cấu trúc tương tự mô hình bãi giữ xe tự
động hoá nhưng đươc thiết kế ở dạng ngầm dưới
đ ất.
II.H Ệ THỐNG QUẢN LÝ BÃI GIỮ XE ÔTÔ TỰ ĐỘNG
Hệ thống quản lý bãi xe tự động được thực hiện một cách tự động nhờ vào
việc lập trình cho PLC và các cảm biến được đặt tại các cửa vào và ra.
Sức chưá của b ãi xe cho phép tối đa là
100 xe bao gồm các loại xe 4 chỗ, xe 7 chỗ,
xe 12 chỗ và xe 30 ch ỗ. Khi có xe vào , cảm
b iến phát hiện và PLC điều khiển mở cửa cho
xe vào, phân loại xe, và nh ờ việc phân loại xe
m à PLC đếm số xe các loại vào trong ngày.
Khi xe đã vào, cảm biến sẽ phát hiện và PLC điều khiển đóng cửa vào.
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 2
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
Và tương tự, khi có xe
ra, cảm biến sẽ phát hiện và
đ iều khiển mở cửa cho xe ra,
phân loại xe và PLC sẽ đếm số
xe các lo ại ra trong ngày. Khi
xe đ ã ra, cảm biến sẽ phát hiện,
PLC điều khiển đóng cửa ra.
Khi bãi xe còn trống xe, thì
một đèn xanh sẽ sáng để báo
h iệu là xe được phép vào. Ngược lại, khi bãi xe
đ ầy thì đèn đỏ sẽ sáng đ ể báo hiệu là xe không
được phép vào.
1 . CÁC KHÂU CƠ BẢN
Mở cửa
Khi có xe vào hoặc ra, thì các cảm biến tại các cửa vào hoặc ra sẽ nhận biết
được tín hiệu và thông báo đến PLC, PLC sẽ tác động điều khiển mở cửa. Khi cửa
m ở tối đa, công tắc h ành trình sẽ tác động, PLC sẽ điều khiển cửa dừng lại.
Phân loại xe và đếm số xe, tính tiền gửi xe
Khi xe đ ã vào ho ặc ra, cảm biến sẽ phân loại xe 4 chỗ, 7 chỗ, 12 chỗ, 30 chỗ
và thông báo đến PLC, P LC sẽ tác động đến bộ đếm để đếm số xe vào ho ặc ra và
tính tiền gửi xe.
Đóng cửa
Khi xe đ ã vào ho ặc đã ra khỏi cửa, cảm biến sẽ nhận biết được tín hiệu và sẽ
thông báo đ ến PLC, PLC sẽ tác động điều khiển mở cửa. Khi cửa đóng tối đa, công
tắc hành trình sẽ tác động, PLC sẽ điều khiển cửa dừng lại.
2 . NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG
Hệ thống quản lý bãi giữ xe ôtô hoạt động dựa trên nguyên tắc lập trình PLC
dùng để điều khiển các cửa vào ra, phân lo ại và đếm số xe thông qua các cảm biến,
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 3
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
động cơ, công tắc hành trình,v.v,…truyền động của cửa nhờ vào môt động cơ được
gắn trực tiếp với thanh gạt.
Cửa vào
Khi có xe vào, cảm biến S1 sẽ nhận biết đ ược tín hiệu và chuyển đến PLC,
PLC đ iều khiển mở cửa.
Khi thanh gạt mở tối đa sẽ chạm vào công tắc hành trình trên CT1 ở cửa vào,
công tắc n ày tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng mở cửa.
Khi xe đã vào, tu ỳ theo từng loại xe m à các cảm biến S2, S3, S4, S5 tác động
đ ến bộ đếm của PLC để đếm số xe vào trong bãi.
Khi xe đã vào, cảm biến S5 sẽ tác động, đưa tín hiệu về PLC, PLC sẽ điều
khiển đóng cửa lại.
Khi thanh gạt đóng tối đa sẽ chạm vào công tắc h ành trình dưới CT2 ở cửa
vào, công tắc này sẽ tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng đóng cửa.
Cửa ra
Khi có xe ra, cảm biến S6 sẽ nhận biết đư ợc tín hiệu và chuyển đến PLC,
PLC đ iều khiển mở cửa.
Khi thanh gạt mở tối đa sẽ chạm vào công tắc hành trình trên CT3 ở cửa ra,
công tắc n ày tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng mở cửa.
Khi xe đ ã ra, tu ỳ theo từng loại xe m à các cảm biến S7, S8, S9, S10 tác động
đ ến bộ đếm của PLC để đếm số xe ra khỏi b ãi.
Khi xe đã ra, cảm biến S10 sẽ tác động, đưa tín hiệu về PLC, PLC sẽ điều
khiển đóng cửa lại.
Khi thanh gạt đóng tối đa sẽ chạm vào công tắc hành trình dưới CT4 ở cửa ra,
công tắc n ày sẽ tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng đóng cửa.
Sau khi đ ã phân lo ại xe ra, giao tiếp máy tính sẽ tính tiền thời gian m à xe đ ã
gửi ở trong bãi xe.
3 . PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN, CẢM BIẾN VÀ CHẤP H ÀNH CỦA THIẾT BỊ
Thiết bị điều khiển
PLC là thiết bị lập trình điều khiển cho các hoạt động đóng mở cửa, hiển thị
đ èn, phân loại xe và đ ếm số xe.
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 4
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
Cấu trúc phần cứng:
Thiết bị lập trình
Giao diện Bộ nhớ Giao diện xuất
Bộ vi xử lý
Nguồn
Nguồn: AC (220V,110V)
DC (24V,12V)
Bộ vi xử lý: đọc các tín hiệu vào thực hiện các hoạt động điều khiển theo
chương trình đã được lưu trong bộ nhớ và truyền các tín hiệu ra các thiết bị xuất.
Bus dữ liệu
Bộ nhớ Vi xử lý Bộ nhớ
Bus điều khiển
Thiết bị nhập
Bộ nhớ: Là nơi để lưu dữ liệu và chương trình cho các hoạt động điều khiển
dưới sự kiểm tra của bộ vi xử lý.
ROM : bộ nhớ chỉ đọc
RAM : bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên
EEPROM : có thể xoá bằng điện và có th ể lập trình lại được.
Thiết bị lập trình:
+ Lập trình trên máy tính
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 5
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
+ Lập trình riêng
Các thiết bị nhập và xuất :
Cung cấp giao diện giữa hệ thống và th ế giới bên n goài cho phép kết
nối giữa các cảm biến, động cơ và PLC.
Ư u điểm của PLC:
Có kích thước nhỏ gọn, đư ợc thiết kế để có thể chịu được rung động,nhiệt,
độ ẩm và tiếng ồn.
Có độ ổn định cao.
Dễ dàng nhanh chóng thay đổi cấu trúc của mạch điều khiển bằng cách lập
trình lại đáp ứng yêu cầu điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng.
Có các chức năng kiểm tra lỗi, d ự báo lỗi.
Có th ể nhân đôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém.
Có th ể kết nối mạng vi tính để giám sát hệ thống.
Điều khiển linh hoạt đa dạng.
Các ứng dụng của PLC:
Điều khiển bãi giữ xe ôtô tự động.
Điều khiển các quá trình sản suất.
Giám sát h ệ thống,an to àn nhà xưởng.
Hệ thống báo động.
Điều khiển thang máy.
Điều khiển động cơ.
Cảm biến
Cảm biến quang:
Cảm biến quang là cảm biến hoạt động dựa trên nguyên tắc phát và thu tín
h iệu ánh sáng.
Có 2 dạng cảm biến quang:
Cảm biến quang dạng thu và phát rời:
Là cảm biến gồm hai bộ phát và thu được tách rời ra riêng
b iệt. Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu truyền
phát, vật thể cần phát hiện sẽ chắn chùm ánh sáng (thường là bức xạ
hồng ngoại) không cho chúng chiếu tới thiết bị dò.
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 6
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
Diode phát quang Thiết bị dò quang lọc
Cảm biến quang dạng thu và phát chung:
Là cảm biến gồm hai phần ph át và thu được gộp chung th ành
một kh ối. Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu
phản xạ, vật thể cần phát hiện sẽ phản chiếu chùm ánh sáng lên thiết
b ị dò.
Diode phát quang
Vật thể
Thiết bị dò quang học
Trong cả hai loại trên, cực phát xạ thông thường là Diode phát quang (LED).
Thiết b ị dò bức xạ có thể là Transistor quang, thường là hai Transistor được gọi là
cặp Darlington. Cặp Darlington làm tăng độ nhạy của thiết bị. Tu ỳ theo mạch được
sử dung đầu ra có thể đư ợc chế tạo để chuyển mạch đến mức thấp khi ánh sáng đến
Transistor.
Các cảm biến đư ợc cung cấp dưới dạng các hộp cảm nhận sự có mặt của các
vật thể ở khoảng cách ngắn, thường nhỏ h ơn 5mm đối với cảm biến h ình ch ữ U.
Đối với các loại cảm biến nói trên, ánh sáng được chuyển thành sự thay đổi
dòng điện, điện áp hoặc điện trở đó chính làmột đặc trưng mang bản chất điện.
Cảm biến thu phát hồng ngoại:
IC phát BL9148:
Đây là một bộ truyền phát hồng ngoại ứng dụng bởi công nghệ CMOS. 1948
kết hợp với BL9149 tạo ra 10 chức năng , với BL 9150 tạo ra 18 chức năng và 75
lệnh có thể phát xạ: trong đó 63 lệnh là liên tục, có thế có nhiều tổ hợp phím ; 12
phím không liên tục, chỉ có thể sử dụng phím đơn. Với cách tổ hợp như vậy có thể
dùng cho nhiều loại thiết bị từ xa.
Đặc tính :
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 7
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
+ Được sản xuất theo công nghệ CMOS.
+ Tiêu thụ công suất thấp.
+ Vùng điện áp hoạt động : 2.2V ÷ 5 V
+ Sử dụng được nhiều phím
+ Ít thành phần ngoài.
Ứng dụng :
Bộ phát hồng ngoại trong các thiết bị điện tử như: TV, Video cassette
Recoder, và cũng có thể sử dụng để cho các ứng dụng công nghiệp khác.
Sơ đồ và chức năng các chân IC :
+ Chân 1(Vss): là chân Mass được nối với cực âm
của nguồn điện.
+ Chân 2 va 3: là hai chân để nối với bộ giao động
b ên ngoài.
+ Chân 4-9 (K1-K9): là đầu của các tính hiệu bàn
phím kiểu ma trận, các chân K1 đ ến K6 kết hợp với các
chân 10 đến 12(T1-T3) để tạo thành ma trận phím 18 phím
+ Chân 13 (CODE): là chân mã số dùng để kết hợp với các chân T1-T2 đ ể
tạo ra tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu.
+ Chân 14 (TEST): là chân dùng để kiểm tra mã của phần phát, b ình thường
khi sử dụng có thể bỏ trống.
+ Chân 15 (TXout): là đầu ra của tín hiệu đã được điều chế FM.
+ Chân 16 (Vcc): là chân cấp nguồn dương.
Sơ đồ khối:
Bộ tạo dao động và bộ phân tần: để có
thể phát được đi xa, ta cần có một xung
có tấn số 38 Khz ở nơi nhận nhưng trên
thị trường khó tìm được thạch anh
đúng tần số nên ta chọn tần số của
thạch anh là 455Khz cho bộ tạo cao
động. Sau đó tần số sẽ được đưa qua bộ
phân tần đ ể chia nó ra thành 12 lần.
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 8
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
Mạch ứng dụng :
3 VCC
0
1MF
0
100
3 VCC LED
U5
1 16
0 VSS VCC 10K
2 15
XT TXOUT R2
3 14
XT TEST
455KHZ 4 13 10K
K1 CODE HONG NGOAI
5 12
K2 T3
6 11
K3 T2
7 10 DIODE
K4 T1
8 9
K5 K6
0
150 pF
150 pF DIODE
BL 9148
Tính toán:
Bộ tạo dao động tần số sóng mang:
+ Chọn tần số dao động: tần số sóng mang mang
m ã truyền là tần số thu được do vi mạch mã hóa sau
khi tiến hành chia 12 lần đối với tần số dao động của
bộ cộng hưởng bằng thạch anh được đấu bên ngoài.
Cho nên mức độ ổn định của tần số này phụ thuộc vào
chất lượng và quy cách của thạch anh. Tần số dao
động của mạch phát thường là 400-500 KHz. Đối với
m ạch phát trên thì ta chọn thạch anh là 455KHz.
+ Tần số dao động của sóng mang được tính theo công thức:
fosc
fC
12
Từ đó suy ra: fC 455KHz /12 38KHz
+ Do cấu tạo bên trong của IC BL9148 có một cổng đảo dùng để phối hợp với
các linh kiện bên ngoài bằng thạch anh hoặc bằng mạch LC để tạo thành mạch dao
động. Vì mạch LC khá cồng kềnh và độ ổn định không cao so với thạch anh nên ta
chọn bộ dao động thạch anh.
Mạch khuếch đại phát : Do tín hiệu ngõ ra của IC phát có dòng bé: -
0.1mA 1.0mA nên ta phải khuếch đại chúng lên . Vì thế, ta dùng transistor để
khuếch đại dòng cấp cho Led hồng ngoại phát đi.
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 9
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
+ Khi chưa cấp nguồn thì Q off
không có dòng qua Led hồng ngoại.
+ Khi cấp nguồn cho mạch phát : Q on
Vout = VB Q dẫn bão hòa VCE = VCE bão
hòa = 0.2V
+ Led hồng ngoại có điện áp cho phép trong
khoảng 1.2 3.3 V, dòng làm việc 30mA 1A, RIR =
10 30
1 .2 VIR 3.3V
RIR *VE R *V
RIR IR E RIR
VMAX VMIN
VE
1 .2V RIR * 3.3V
RIR R1
Sau khi tính toán ta chọn R1=10K, RIR= biến trở 10K.
Cài mã cho mạch phát :
+ Vì chọn IC thu là BL9149 nên theo lý thuyết thì IC thu không vó chân C1. Do
đó chân C1 của IC phát luôn ở mức logic “1 ”. Nhiệm vụ còn lại là xác định tổ hợp
m ã cho chân C2 và C3.
+ Đối với mạch ở trên thì cách cài mã như sau:
+ Ta xác định mã muốn cài là: C1 =”1”, C3 = “0”.
+ Từ đó, tại chân C2, ta nối một diode với chân Code, còn chân C3 thì bỏ trống.
+ Như vậy, để IC thu nhận biết đúng thì ta cũng phải cài đúng như vậy.
Bảng mã hệ thống
BL9418 BL9419
C1 C2 C3 C2 C3
1 1 0 1 0
BL9148: “1”_nối diode
“0”_bỏ trống
BL9419: “1”_nối tụ xuống Mass
“0”_nối xuống Mass
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 10
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
+ Chọn ngõ ra ở chế độ liên tục là các chân ra từ HP1- HP5 để sử dụng cho
phẩn cảm biến phát hiện vật trong mô h ình.
IC thu BL9149 :
BL9149 cũng được chế tạo bởi công nghệ CMOS. Nó có thể điều khiển tối đa 10
thiết bị.
Đặc tính:
+ Tiêu tán công suất thấp.
+ Khả năng chống nhiễu rất cao.
+ Nhận được đồng thời 5 chức năng từ IC phát BL9148.
+ Cung cấp bộ dao động RC.
+ Bộ lọc số và kiểm tra mã ngăn ngừa sự tác động từ những nguồn sáng
khác nhau như đèn PL. do đó không ảnh hưởng đến độ nhạy của mắt thu.
Sơ đồ và chức năng của các chân của IC :
+ Chân 1 (Vss): là chân Mass được nối với cực âm của
n guồn điện.
+ Chân 2 (RXin ): là đầu vào tín hiệu thu.
+ Các chân 3-7 (HP1-HP5): là đầu ra tín hiệu liên tục.
Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào
thì đầu ra đó sẽ luôn duy trì ở mức logic ”1” .
+ Các chân 8-12 (SP1-SP5 ): là đầu ra tín hiệu không
liên tục.chỉt cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ
duy trì ở mức logic “1” trong khoảng thời gian là 107ms.
+ Chân 13-14 (CODE3 - CODE2): để tạo ra mã tổ hợp các hệ thống giữa phần
phát và phần thu. Mã số của hai chân này phải giống tổ hợp mã hệ thống của
phần phát thì mới thu được tín hiệu.
+ Chân 15 (OSC): dùng để nối với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra dao dộng
cho mạch.
+ Chân 16 (Vcc): là chân được nối với cực dương của nguồn cung cấp.
Sơ đồ khối:
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 11
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
Giải thích sơ đồ khối:
+ Sau khi IC phát BL9148 phát ra
tín hiệu (2 chu kỳ), tín hiệu sẽ được mắt
thu tiếp nhận rồi đưa nó đến chân Rxin.
Chân Rxin có nhiệm vụ sẽ chỉnh lại dạng
sóng củ a tín hiệu cho chuẩn. Sau đó, tín
h iệu được đưa tới bộ lọc số. Bộ lọc số có
nhiệm vụ lọc lấy các dữ liệu rồi đưa đến
thanh nghi 12 bit. Tiếp đến, dữ liệu thứ hai sẽ nạp vạo thanh nghi.Dữ liệu đầu tiên
sẽ được đưa qua bộ đệm ngõ ra nếu mã của nó khớp với mã của phần phát. Trường
h ợp, m ã của dữ liệu không khớp với mã cùa phần phát thì quá trình sẽ được lặp lại.
Khi các dữ liệu nhận đã được thông qua, ngõ ra sẽ chuyển từ mức thấp lên mức cao.
Mạch ứng dụng:
5 VCC
MAT THU
VOUT
GND
VIN
39K
102
1
3
2
10K BL 9149
1 16
VSS VCC
2 15
RXin OSC 102
OUT 1 3 14
HP1 CODE 2
0 0
102 4 13
HP2 CODE3
5 12
HP3 SP1
6 11
0 HP4 SP2
7 10
5 VCC
HP5 SP3
8 9
SP5 SP4
10K
0 1
OUT 1
C1815
0
Tính toán :
Mạch khuếch đại và tách sóng:
Q ở trạng thái bảo hòa VCEBH = 0.1V
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 12
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
+ Khi chưa nhận tín hiệu: VIN=0.8V
IBH = 0.02mA
VIN = VRB + VBE
VIN VBE
RB
IB
0.8 0.7
RB 5K
0.02 10 3
Từ đó, dựa vào thực tế ta chọn RB = 4.7K
+ Mặt khác ta có :
VCC =VRC + VCEBH
VRC = VCC -VCEBH
VCC VCEBH
RC
ICEBH
5 0.1
RC 5K
10 3
ICBH
Min ICBH Min I BBH 50 0.02 1mA
I BBH
Ta chọn RC = 4.7K
+ Khi nhận tín hiệu VIN = 705 mV
VIN VBE 0.705 0.7
1 A
IB
5 103
RB
VC = VCC – VRC =VCC - RC I B hfe 5 5 103 106 100 4.5V
+ Để Ic thu hoạt động tốt thì VIN = 2V 3V
Với VIN 2V
VC Z INIC
2V
Z INIC RL
4.5 25 103
VC Z INIC
25 103
RL Z INIC
2 2
RL 30 K Từ đó ta chọn RL = 10K
+ Tuy nhiên , lý thuyết là như vậy nhưng thực tế thì hai điện trở RB và RC không
cần gắn. Nếu như thế thì khả năng thu của mạch sẽ tăng lên.
+ Tổ hợp mã hệ thống giữa IC phát BL9148 và IC thu BL 9149:
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 13
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
Bảng mã hệ thống
BL9148 BL9149
C1 C2 C3 C2 C3
1 1 0 1 0
1 1 1 1 1
+ Vì BL9149 không có chân C1 nên chân C1 của BL9148 m ặc nhiên ở mức logic
“1”. Qua bẳng mã hệ thống, ta thấy rằng tổ hợp mã của các chân C2 và C3 của hai
chan Ic phát phải giống nhau , đó là mã hệ thống. Trong các tổ hợp mã không có tổ
h ợp C2 = C3= 0.
+ Các chân C2 và C3 sẽ ở mức logic “1” nếu nối một tụ giữa chân Cn ( n = 2 , 3)
và Mass. Ngược lại, n ếu các chân C2 và C3 sẽ ở mức logic “0 ” nếu nối xuống Mass.
Ứng dụng:
Cảm biến quang được ứng dụng rất phổ biến ngoài thực tế như trong các h ệ
thống đóng mở cử tự động, đếm và phân loại sản phẩm,v.v…
Cảm biến từ (loop detector):
Cảm biến từ là một loại cảm biến dựa trên nguyên tắc truyền
d ẫn điện từ. Điều n ày có ý nghĩa nếu một vật thể được đặt trong một
vùng từ trư ờng thay đổi thì một điện thế đ ược tạo ra trên vật thể đó.
Khi có điện trường được tạo ra xung quanh cuộn dây. Khi có
một vật thể kim loại đi vào vùng từ trường đang thay đổi. Dòng điện
được tạo ra trong vật thể kim lo ại, tiến trình này được gọi là sự
truyền dẫn, điều n ày là bởi vì tất cả các kim loại đều dẫn điện.
Khi một dòng diện được truyền trong một vật thể kim loại và
nó cũng tạo ra vùng từ trường của chính nó, những vùng từ trường
n ày có khả năng truyền dẫn một lượng nhỏ về điện trong chính cuộn
d ay của cảm biến. Do đó, cảm biến sẽ phát hiện được vật thể.
Ứng dụng:
Cảm biến từ được dùng nhiều trong thực tế như ở các trạm thu
phí xe ôtô tự động, các cổng tự động dành riêng cho xe lớn từ 4 chỗ trở lên hay các
ứng dụng phân loại sản phẩm kim loại hoặc phi kim loại.
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 14
- Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp
Thiết bị chấp hành:
Rơle:
Rơle là lo ại khí cụ điện tự động đóng ngắt mạch điện
đ iều khiển, tự động đóng ngắt các tiếp điểm khi có nguồn tác
động tức là khi có điện th ì các tiếp điểm của Rơle hoạt động,
tiếp điểm thường mở thì đóng lại và tiếp điểm thường đóng thì
m ở ra dùng để đảo chiều động cơ.
Nguyên lý hoạt động:
Rơle ho ạt động dựa trên nguyên lý điện từ. Khi có dòng điện
chạy qua, cu ộn day sẽ sinh ra lực hút điện từ, hút tấm kim loại
mỏng về phía lõi với một lực, nếu lực này thắng lực cản của lò
xo thì các tiếp điểm thường mở của Rơle sẽ đóng lại làm kín
m ạch điều khiển. Khi dòng điện trong cuộn day giảm hoặc khi ngắt điện Rơle thì
lực hút lò xo sẽ thắng lực hút điện từ làm cho các tiếp điểm trở về vị trí ban đ ầu.
Ứng dụng:
Dùng trong các m ạch tự động đóng ngắt, trong các m ạch đảo chiều quay động cơ.
Động cơ:
Là một thiết bị chấp hành điện, khi có nguồn tác động th ì động cơ sẽ hoạt
động và có thể đảo chiều quay của động cơ nhờ vào tác động của Rơle cũng như là
của bộ điều khiển PLC. Động cơ gồm hai phần chính:
Stator: Là phần đứng yên, gồm:
+ Vật liệu dẫn từ
+ Dây d ẫn
+ Vỏ máy.
Rotor gồm:
+ Lõi sắt có nhiệm vụ dẫn từ.
+ Dây quấn.
Nguyên lý hoạt động:
Dựa trên hiện tư ợng cảm ứng điện từ. Khi có dòng đ iện đi qua cuộn dây của
động cơ, cuộn dây của động cơ sẽ sinh ra từ thông từ thông biến thiên sẽ sinh ra sức
đ iện động cảm ứng, cảm ứng lên Rotor nên Rotor quay, do đó động cơ hoạt động.
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 15
- Phần II: Giới thiệu tổng quát về PLC Luận văn tốt nghiêp
PHẦN II
GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC
I. SƠ LƯỢC V Ề LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
Là thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (PLC là viết tắt của chữ
Programmable Logic Controller ) đã được những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968
(công ty General Motor Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống n ày còn khá đơn giản và cồng
kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống. Vì vậy các
nhà thiết kế từng b ước cải tiến hệ thống làm cho h ệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận
h ành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết
b ị lập trình ngoại vi hổ trợ cho công việc lập trình.
Để đơn giản hóa việc lập trình, h ệ thống điều khiển lập trình cầm tay
(Programmable Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này đã
tạo ra được một sự ph át triển thực sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai
đoạn này các h ệ thống điều khiển lập trình (PLC) ch ỉ đơn giản nhằm thay thế hệ
thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình vận h ành,
các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu
chuẩn đó là: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The Diagram Format). Trong
những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận
h ành với những thuật toán hỗ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật”
(data manipulation). Do sự phát triển của loại m àn hình dùng cho máy tính
(Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho
h ệ thống càng trở nên thuận tiện h ơn.
Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay
đ ã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh hơn với các chức năng mở rộng: Hệ
thống ngõ vào/ra có th ể tăng lên đến 8000 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương
trình tăng lên hơn 128000 từ bộ nhớ (word of memory). Ngoài ra các nhà thiết kế
còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẽ thành một hệ thống PLC
chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẽ. Tốc độ xử lý của hệ thống được
cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những
chức năng phức tạp, số lượng cổng ra/vào lớn.
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 16
- Phần II: Giới thiệu tổng quát về PLC Luận văn tốt nghiêp
Đây là bộ điều khiển logic dựa trên công nghệ vi điều khiển.Một hệ thống
PLC là một mạch tích hợp của nhiều bộ phận bao gồm xử lý số học, đ iều khiển bộ
nhớ, và các thiết bị nhập_xuất v.v…, chức năng chính mà b ất kỳ PLC nào cũng phải
có là thu nh ập các tín hiệu đầu vào, căn cứ vào yêu cầu ch ương trình trong PLC m à
thực hiện so sánh, tính toán và xuất các tín hiệu đóng ngắt đầu ra cho phù hợp.
Chương trình trong PLC là do người sử dụng thực hiện bằng một hệ thống ngôn
n gữ lập trình dựa trên quy trình của một sơ đồ điều khiển bất kỳ, chương trình sau
khi viết xong được dịch ra mã máy và nạp vào bộ nhớ chương trình (EEPROM-
Electrical Erase Programmable Read Only Memory hay còn gọi là ROM điện)của
PLC ( các PLC khác nhau có dạng ngôn ngữ lập trình khác nhau ). PLC cho phép
nối trực tiếp những cơ cấu tác động đóng ngắt có công suất nhỏ ở ngõ ra và những
m ạch chuyển đổi ngõ vào, đối với các mạch có công suất lớn khi cần ghép nối với
PLC cần có mạch điện tử trung gian.
Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông
qua CIM (Computer Integrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot,
Cad/Cam,… Ngoài ra các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các
chức năng điều khiển “thông minh” (intelligence) còn gọi là các siêu PLC (super
PLC) cho tương lai.
II. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA CPU S7-200
Đặc điểm CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226
Kích thước th ật (mm) 90x80x62 90x80x62 90x80x62 90x80x62
Bộ nhớ PLC
Bộ nhớ chương trình 2048words 2048words 4096words 4096words
=4096 bytes =4096 bytes =8192bytes =8192bytes
Bộ nhớ dữ liệu 1024words 1024words 2560 words= 2560 words
=2048 bytes =2048 bytes 5120bytes =5120bytes
Trữ chương trình EEPROM EEPROM EEPROM EEPROM
Dữ liệu dự phòng Khoảng Khoảng Kho ảng Khoảng
(pin tụ điện) 50 giờ 50 giờ 190 giờ 190 giờ
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 17
- Phần II: Giới thiệu tổng quát về PLC Luận văn tốt nghiêp
Các đầu vào và ra cục bộ( I/O ) trên CPU
In/Out 6/4 8 /6 14/10 24/16
Số module mở rộng Không có 2 7 7
Tổng số ngõ vào/ra ( I/O ) cực đại cho phép ( bao gồm cả module mở rộng )
( I/O ) Digital 256 ( 128 In 256 (128 In 256 ( 128 In 256 ( 128In
/ 128 Out ) / 128 Out ) / 128 Out ) / 128 Out )
( I/O ) Analog Không có 16 In /16 Out 32 In/32 Out 32In/32Out
Các lệnh
Tốc độ xử lý nhị phân 0,37 µ/lệnh 0,37 µ/lệnh 0,37 µ/lệnh 0 ,37 µ/lệnh
tại tần số 33MHz
Dung lượng thanh ghi 128I và128Q 128I và128Q 128I và128Q 128Ivà128
(I/O) ảo Q
Số lượng Rơle bên 256 256 256 256
trong
Số lượng bộ đếm 256/256 256/256 256/256 256/256
(Counter) và định thì
(Timer)
Word In/Word Out Không có 16/16 32/32 32/32
Sequetial Control 256 256 256 256
Relays
Vòng lặp For/Next Có Có Có Có
Tính toán với số Có Có Có Có
nguyên(+-*/)
Tính toán với số Có Có Có Có
thực(+-*/)
Các đặc tính nâng cao
Bộ đếm cao tốc 4H / W 4H / W 6H / W 6H / W
(20KHz) (20KHz) (20KHz) (20KHz)
Điều chỉnh Analog 1 1 2 2
Xung nhịp xu ất 2 ( 20KHz, 2 ( 20KHz, 2( 20KHz, 2( 20KHz,
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 18
- Phần II: Giới thiệu tổng quát về PLC Luận văn tốt nghiêp
cho DC ) cho DC ) cho DC ) cho DC )
Định thời gian ngắt 2 (1÷255 2 (1÷255 2 (1÷255 2(1÷255ms
m s) ms) ms)
Ngắt phần cứng đầu 4,có bộ lọc 4,có bộ lọc 4 ,có bộ lọc 4,có bộ lọc
vào đầu vào đ ầu vào đ ầu vào đầu vào
Đồng hồ thời gian Có Có Có (bên Có (bên
thực trong) trong)
Mật mã b ảo mật Có Có Có Có
Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có
CPU: là bộ xử lý trung tâm (Center Processing Unit), nó điều khiển mọi
hoạt động của PLC theo chương trình đề ra, thực hiện tính toán so sánh, đ ịnh thời
gian, đếm các tín hiệu đầu vào tốc độ xung Clock cấp từ mạch thạch anh.
Bộ nhớ nằm bên trong CPU bao gồm bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu,
mỗi vùng có các chức năng và nhiệm vụ khác nhau.
I O
N CENTRAL U
P PROCESSING T
UNIT
U P M
T U
S T M
S
Hình : sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình
Khối điều khiển trung tâm (CPU) gồm ba phần: bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và
h ệ thống nguồn cung cấp.
Processor
Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 19
nguon tai.lieu . vn
