đồ án môn tự động hoá quá trình công nghệ - bãi đỗ xe tự động

Đồ án môn tự động hoá quá
trình công nghệ
Đề tài thiết kế bãi đỗ xe tự động
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Nguyễn Đức Thuận
Sinh viên thực hiện: Ngô Mạnh Cường
NguyễnThành Chung
Nguyễn Văn Kỳ
Trần Đình Tiệp
I. Tổng quan bãi đỗ xe tự động
1.Giới thiệu chung
Trải qua nhiều thập kỷ ôtô đã trở thành một phương tiện
gắn bó mật thiết đối với đời sống của con người.Và cho
tới nay nền công nghiệp ôtô ngày càng phát triển và số
lượng ôtô tăng chóng mặt từng ngày.Sự gia tăng ngày
càng nhiều về số lượng xe ôtô điều này cũng phản ánh
sự phát triển của một quốc gia. Song song với sự phát
triển đó người ta đặt ra vấn đề là xây dựng những bãi
đỗ xe phục vụ cho người dân trong việc đi lại thuận tiện.
Đó là xây dựng một bãi đỗ xe tự động - hiện đại theo
dạng tầng cao ốc hoặc hầm ngầm với cách giải quyết
trên thực sự đã đem lại rất nhiều lợi ích như:
-
Tiết kiệm thời gian và giảm ùn tắc.
-
Tạo cho khách hàng cảm giác tiện nghi, thoải mái.
-
Tiết kiệm nhiên liệu, giảm nguy cơ va chạm, hao mòn xe, giảm
lượng khí thải ô nhiễm.
-
Tránh tình trạng xung đột, căng thẳng và giảm nguy cơ gây tai
nạn.

-
…
Quy trình công nghệ bãi
đỗ xe tự động

Ban đầu cơ cấu kéo/ đẩy sẽ k bánh ôtô, khi kẹp xong thì cơ cấu xoay cùng
với cơ cấu nâng – hạ kết hợp từ từ vừa xoay vừa nâng lên đúng tầng và
vào đúng khoang mà nó đã định trước, chỉ mất khoảng 2 phút là chiếc xe
của bạn đã yên vị trong gara. Tương tự như vậy, khi người khách trở lại
lấy xe, chỉ cần nhập thông tin xe, và mã thẻ. Hệ thống sẽ tự động tìm vị trí
của xe được yêu cầu, quy trình lấy xe cũng như vậy nhưng theo chiều
ngược lại. và chiếc xe lại được tự động hạ xuống trả lại cho khách hàng.
Không phải loay hoay tìm chỗ, không phải khéo léo luồn lách, quay, rẽ,
lùi, tiến… đến toát mồ hôi để đưa chiếc xe ra. Khi có bất kì sự cố nào bất
thường trong hệ thống( ví dụ như có người đột nhập, cửa xe bị bật ra…)
thì hệ thống sẽ báo động tức thời về trung tâm xử lý
Một số hình ảnh thực tế vẫn còn tồn
tại hiện nay
Phân loại bãi đỗ xe

Phân loại hệ thống theo cơ cấu và cách thức lưu chuyển
1, Hệ thống cơ cấu nâng - hạ- robot ; (TM-RB)
2, Hệ thống cầu trục-dịch chuyển ngang ; (CT-DN)
3, Hệ thống Thang cuốn-quay vòng dứng ; (TC-QD)
4, Hệ thống Thang nâng-quay vòng ngang ; (TN-QN)
5, Hệ thống thang nâng- quay vòng tròn ; (TN-QT)
6, Hệ thống thang nâng-dịch chuyển ngang : (TN-DN)
* Các loại cơ cấu tác động xếp/rỡ (cơ cấu công tác)
- Cơ cấu cánh tay robot (CRB)
- Cơ cấu móc kéo (CMK)

- Cơ cấu tháo khớp (CTK)
II. Thiết kế mô hình bãi đỗ
xe tự động
1. Thiết kế cơ khí

Mô hình bãi đỗ xe gồm: 3 tầng, mỗi tầng sẽ có 3 khoang, kích thước
của mô hình cao 1m,

Khung ngoài của mô hình
Gồm các thanh nhôm được ghép thành hình lập phương và chia khung
thành 9 khoang để chứa xe trong mỗi khoang xẽ có hai thanh răng để
giữ xe
Cơ cấu gửi và lấy xe phải di chuyển chính xác theo 2
truc X Y để gửi hoặc lấy xe.Cơ cấu gồm một mặt đế
có gắn các bánh xe nhằm mục đích di chuyển ngang
(theo trục X),trên đó có thanh trụ, balet được gắn
trên thanh trụ và có thể di chuyển lên xuống(theo
trục Y)
- Robot tự hành : có nhiệm vụ từ vị trí đỗ (trên bàn thang máy) di chuyển
trên đường ray của mỗi tầng đến vị trí xác định (vị trí lưu đỗ) xếp hai bên
đường ray. Tại địa điểm lấy xe ra này, cánh tay robot di chuyển đến vị trí
bánh xe ôtô rồi thực hiện thao tác : kẹp – nâng – kéo xe ôtô về bàn đỗ của
robot, xong rồi thang máy đưa xe xuống nơi trả xe. Tại địa điểm gửi xe vào
thì thao tác ngược lại.
Hình 1.1. Sơ đồ vận chuyển xếp rỡ hệ thống thang máy – robot
+ Hệ thống này được sử dụng rất rộng rãi cho lưu kho và đỗ xe có
quy mô lớn, hệ số an toàn cao (do vị trí lưu đỗ là tĩnh tại). Đặc biệt hệ
thống này là giải pháp tiết kiệm năng lượng lưu chuyển.
+ Hệ số sử dung diện tích k = 2/3

1.3.2. Hệ thố - Đặc điểm :
ng cổng trục-dịch chuyển ngang (CT - DN)
- Cổng trục : cổng trục có nhiệm vụ nâng hạ và dịch chuyển bàn
thao tác (cơ cấu công tác)
- Bàn thao tác : là cơ cấu móc kéo chuyển pallet (khay chứa xe ôtô)
từ bàn thao tác vào/ra vị trí lưu đỗ.

Hình 1.2. Sơ đồ vận chuyển hệ thống cổng trục-dịch chuyển ngang (CT - DN)
- 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 cổng trục.
+ Hệ số sử dụng diện tích k = 2/3
1.3.3. Hệ thống thang nâng-quay vòng ngang (TN-QN)
- Thang nâng trong hệ thống này có dạng thang máy hoặc vận
thăng.
- Cơ cấu vận chuyển trên 1 tầng theo phương pháp đấy/ kéo trượt
ngang các pallet theo một vòng tròn khép kín (pallet có thể dịch
chuyển theo 2 phương nằm ngang ).
- Cơ cấu công tác thực hiện việc xếp vào/lấy ra khá đơn giản theo
nguyên tắc tháo khớp truyền lực giữa các pallet với nhau.
Hình 1.3. Sơ đồ vận chuyển hệ thống thang nâng - quay vòng ngang (TN-QN)
- Đặc điểm : Hệ thống này cho hệ số sử dung diện tích khá cao (>80%)
thường sử dụng cho bãi đỗ ngầm. Nhược điểm của hệ thống này là chi phí
năng lượng riêng lớn.
. Hệ thống thang nâng - quay vòng tròn (TN-QT)
- Thang nâng ở hệ thống này thực hiện 2 chuyển động : nâng hạ theo phương đứng và quay
quanh trục của nó
- Cơ cấu công tác : thực hiện thao tác xếp vào/lấy ra nhờ cơ cấu cánh tay robot. Khi thang nâng,
nâng bàn robot kết hợp chuyển động quay vòng đến vị trí xác định thì robot bắt đầu làm việc.

Hình 1.5. Sơ đồ lưu chuyển hệ thống thang nâng - quay vòng tròn (TN-QT)
- Đặc điểm : Hệ thống này được sử dụng ở mọi địa hình, sử dụng ít không gian,
thời gian lấy xe ngắn.
1.3.6. Hệ thống thang nâng – dịch chuyển ngang (TN - DN)
- Thang nâng ở đây thường sử dụng kiểu vận thăng ròng rọc kép di chuyển
trên 4 đường ray theo phương thẳng đứng.
- Cơ cấu móc kéo thực hiện việc xếp vào/lấy ra khỏi vị trí đỗ, cơ cấu này được
đặt có định trên bàn của thang nâng. Khi thang nâng dừng ở vị trí xác định thì
cơ cấu móc kéo đấy / kéo pallet theo phương ngang vào vị trí đỗ trên sàn hay
bàn thang nâng.
Hình 1.5. Sơ đồ lưu chuyển hệ thống thang nâng – dịch chuyển ngang (TN - DN)
•
Đặc điểm: Hệ thống này kết cấu đơn giản, dễ thi công, thường sử dụng cho bãi đỗ kiểu
tháp cao. Hệ số sử dung diện tích k = 2/3 - 4/5
1.4 Ưu nhược điểm và ứng dụng của bãi đỗ xe nhiều tầng
1.4.1 Ưu nhược điểm của bãi đỗ xe tự động.
a.Ưu điểm
Ưu điểm lớn nhất của hệ thống bãi đỗ xe tự động là giúp cho thời gian
gửi và nhận xe nhanh chóng,tận dụng tối đa diện tích và tăng lượng xe
đỗ trên cùng một diện tích ( số lượng ô tô đỗ được theo kiểu tự động có
thể tăng từ gấp đôi đến gấp 20 lần so với số lượng xe ô tô đỗ theo kiểu
tự lái thông thường ).
b.Nhược điểm
Tuy nhiên, việc áp dụng hệ thống đỗ xe tự động cho các công trình không phải
chỉ đơn giản thích loại hệ thống nào thì lắp được hệ thống đó, mà có rất nhiều
vấn đề phải xem xét và cân nhắc. Việc quan trọng trước tiên là thời gian lấy
xe.Thời gian lấy xe tùy thuộc vào từng loại hệ thống. Đối với loại hệ thống 100
xe thông thường thì thời gian lấy xe nhanh nhất khoảng gần 2 phút / xe, lâu
nhất 5,5 phút/xe, bình quân 1,5 phút /xe.Đối với các công trình nhà ở, siêu
thị,các bãi xe công cộng…thì thông thường người sử dụng ít khi gửi xe hoặc

lấy xe cùng một khoảng thời gian nên thời gian lấy trả xe 1,5 phút/xe không là
vấn đề, thậm chí còn nhanh hơn so với bãi xe tự lái.Tuy nhiên đối với các công
trình văn phòng, rạp hát, hội nghị… thì việc mọi người ồ ạt đến gửi xe trong
khoảng vài phút trước giờ làm việc, giờ khai mạc, và ồ ạt lái xe trong khoảng
vài phút sau giờ tan sở sẽ gây ra ùn tắt cục bộ , và người lái xe phải chờ thời
gian khá dài để lái xe so với bãi xe tự lái.
2. Thiết kế phần điện
2. Thiết kế phần điện
Mạch điều khiển
- 2 đầu vào dùng cho 2 encorder có tác dụng phản hồi vị
trí cho 2 cơ cấu nâng – hạ và di chuyển ngang.
Encorder ở đây là encorde tương đối có thông số kỹ
thuật 100 xung/vòng quay, điện áp đầu vào là 5V, hai
pha xung ra có điện áp là xấp xỉ 5V.
- 4 đầu còn lại dùng cho 4 CTHT trong đó 2 CTHT
để xác định dừng vị trí lên xuống và về gốc , 2 CTHT
để xác định dừng cho cơ cấu đẩy kéo

Có 10 đầu ra : gắn vào cuộn hút của rơle trung gian
4 động cơ dùng trong mô hình là động cơ điện 1 chiều, có chổi than, kích từ
nam châm vĩnh cửu.Từng cơ cấu của hệ thống mà tính được công suất cho
từng động cơ truyền động đó.
Tớnh toỏn cụng sut ng c cho c cu
nõng h
+ Tính công suất của động cơ (không dùng đối trọng) :


Trong đó:
Gbt: Khối l"ợng ca bin (Kg); với Gbt = 5 Kg
G : Khối l"ợng vật nâng (Kg); với G = 0,5 Kg

V : Tốc độ nâng (m/s); với v = 0,5 m/s
g : Gia tốc trọng tr"ờng (m/s2); với g = 9,81m/s2
: Hiệu suất của cơ cấu nâng; với = 0,8
k : Hệ số tính đến ma sát ; lấy k = 1,5
Với k ma sát ở :

4 thanh dẫn h"ớng ( ma sát tr"ợt)

Puli và dây quấn

Trục quấn dây
)(
10 ) (
3
kw
gvGGk
P
bt


+
=

+ TÝnh m« men cña c¬ cÊuDkhi kh«ng cã ®èi träng:
ω
P
M
.55,9
=
Thiết bị điều khiển


3.1.1 - Giới thiệu phần cứng.

PLC, viết tắt của Programmaable Logic Control, là thiết
bị điều khiển logic lập trình được, cho phép thực hiện
linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ
lập trình.

S7-200 là thiết bị điều khiển khả trình loại nhỏ của
hang siemens có cấu trúc theo kiểu modul và có các
modul mở rộng. Các modul này được sử dụng cho nhiều
những ứng dụng lập trình khác nhau.