Nghiên cứu và thiết kế cửa đóng mở tự động cho gara ô tô trên nền công nghệ PLC

Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu và thiết kế cửa đóng
mở tự động cho gara ô tô
trên nền công nghệ PLC
PHẦN 1 : CÁC LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG NÓI CHUNG
I- LỜI NÓI ĐẦU
Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là một bộ phận không thể thiếu được trong
từng công trình kiến trúc. Tuy nhiên loại cửa bình thường (cửa không tự động)
mà chúng ta hay dùng hiện nay lại có những nhược điểm gây phiền toái cho
người sử dụng, đó là: cửa thường chỉ đóng mở dược khi có tác động của con
người vào nó. Vì vậy mà dùng cửa thường làm tốn thời gian và gây cảm giác
ngại cho người sử dụng.
Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời
sống con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay
là tất yếu và vô cùng cần thiết. Vì vậy cần thiết kế ra một loại cửa tự động khắc
phục tốt những nhược điểm của cửa thường.
Mục đích của việc thiết kế cửa tự động là để tạo ra được một loại cửa vừa duy
trì được những đặc tính cần có của cửa, vừa khắc phục những nhược điểm lớn
của loại cửa bình thường .
Do đó, khi sử dụng cửa tự động, người dùng hoàn toàn không phải tác dụng
trực tiếp lên cánh cửa mà cửa vẫn tự động đóng mở theo ý muốn của mình. Với
tính năng này, cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho người sử dụng:
Thứ nhất, cửa tự động rõ ràng sẽ đem lại cảm giác thoải mái cho người dùng,
loại bỏ hoàn toàn cảm giác ngại, khó chịu như khi dùng cửa thường.
Thứ hai, nếu người dùng cửa đang bê vác vật gì đó (bằng cả hai tay ) thì cửa tự
động không những chỉ tạo cảm giác thoải mái mà thực sự đã giúp người dùng,
tạo thuận lợi cho người hoàn thành công việc mà không bị cản trở.
Bộ môn tự động hóa
Thứ ba, sử dụng cửa tự động sẽ giúp người dùng nó đỡ tốn thời gian để đóng
mở cửa’ tức là tiết kiệm cho họ một khoảng tời gian dù là rất nhỏ nhưng cũng có
thể rất cần thiết trong nhịp sống công nghiệp hiện đại ngày nay.

Đặc biệt, ở những nơi công cộng, công sở, cửa tự động ngày càng phát huy ưu
điểm. Đó là vì cửa tự động sẽ giúp cho lưu thông qua cửa nhanh chóng dễ dàng,
cũng như sẽ giảm đi những va chạm khi nhiều người cùng sử dụng chung một
cánh cửa.
Thêm vào đó, hiện nay hệ thống máy lạnh dược sử dụng khá rộng rãi ở những
nơi công sở, công cộng. Nếu ta dùng loại cửa bình thường thì phải đảm bảo cửa
luôn đóng khi không co người qua lại để tránh thất thoát hơi lạnh ra ngoài gây
lãng phí. Thế nhưng điều này trong thực tế lại rất khó thực hiện vì ý thức của
mỗi người ở nơi công cộng là rất khác nhau. Do đó, cửa tự động, với tính chất là
luôn đóng khi không có người qua lại đã đáp ứng được tốt yêu cầu này.
Chính vì những ưu điểm nổi bật của cửa tự động mà chúng ta càng phải phát
triển ứng dụng nó rộng rãi hơn, đồng thời nghiên cứu để cải tiến và nâng cao
chất lượng hoạt đ động của cửa tự động để nó ngày càng hiện đại hơn, tiện ích
hơn.
Để nghiên cứu một cách chính xác và cụ thể về cửa tự động, cần thiết phải chế
tạo ra mô hình cửa đóng mở tự động, mô tả hoạt đọng, hình dáng, cấu tạo của
cửa tự động. Từ mô hình này t có thể quan sát và tìm hiểu hoạt động của cửa
tự động, cũng như có thể lường trước những khói khăn có thể gặp phải khi chế
tạo cửa tự động trên thực tế. Cũng từ mô hình có thể thấy được ưu nhược điểm
của thiết kế mà từ đó khắc phục những hạn chế, phát huy thế mạnh thiết kế
cánh cửa ưu việt hơn, hoàn thiện hơn cho con người.
CHƯƠNG 1: CÁC LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG HIỆN NAY
Hiện nay có nhiều loại cửa tự động : cửa kéo,cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trượt
I- cửa cuốn
1
Bộ môn tự động hóa
2
Bộ môn tự động hóa
Loại cửa này có ưu điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng, lại chỉ cần động cơ
công suất nhỏ. Loại cửa này thường được dùng cho gara ô tô. Nó có tính kinh

tế khá cao vì không mấy khó khăn khi làm được loại cửa này.
Nhưng có nhược điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loại cửa
khác
II-cửa kéo
Loại cửa này nhìn rất lạ, với kết cấu đơn giản một động cơ được gắn cố định với
trần nhà. Cửa được động cơ kéo bằng một đoạn dây. Ưu điểm của loại này là
đơn giản nhưng hiệu quả, so với loại cửa cuốn thì cánh cửa chắc hơn nhiều. Có
lẽ nhược điểm của loại cửa này là động cơ gắn với trần nhà vì vậy cần phải gắn
đủ chắc để chịu được sức nặng của cửa.
3
Bộ môn tự động hóa
III- cửa trượt
Loại cửa này có đặc điểm là có một rãnh trượt cố định cho phép cánh cửa thể
trượt qua trượt lại. Loại cửa này thường được sử dụng trong nhà hàng, khách
sạn, cơ quan hay sân bay, nhà ga
Loại cửa này có ưu điểm là kết cấu khá nhẹ nhàng,tạo ra một cảm giác thoáng
đạt và thoải mái và lịch sự rất thích hợp với nhưng nơi công cộng, cơ quan
Loại cửa này thiết kế rất toàn vẹn, nó có thể nhận biết được người, máy móc
cũng như loài vật có thể đi qua
Nhược điểm của loại cửa này là không hề chắc chắn , nhẹ nhàng nhưng không
có nghĩa là gọn gàng mà ngược lại có khi lại rất cồng kềnh
Có một điều không thể phủ nhận đó là tính phổ biến của loại cửa này.
4
Bộ môn tự động hóa
CHƯƠNG 2 : KHẢO SÁT CÁC LOẠI CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG Ở HÀ
NỘI HIỆN NAY
Thông qua việc quan sát, tìm hiểu về cửa tự động ở một số địa điểm trên Hà
Nội hiện nay, ta nhận thấy cửa tự động được sử dụng chủ yếu ở những nơi giao
dịch thương mại, những công sở lớn, ở sân bay, ngân hàng và các khách sạn lớn.
Sở dĩ như vậy là do những nơi này có lượng người qua lại lớn, đồng thời những

nơi này lại yêu cầu có tính hiện đại, sang trọng và tiện dụng. Sử dụng cửa tự
động tại những nơi này sẽ phát huy được tất cả những ưu điểm của nó.
Tuy nhiên cửa tự động cũng có rất nhiều loại tuỳ theo yêu cầu về mục đích sử
dụng như trọng lượng cửa, chiều cao hay phần mạch điều khiển cửa.
Theo trọng lượng cửa thì có các loại sau: loại 200 kg/hai cánh tại Cung văn
hoá hữu nghị Việt Xô,loại 180kg/2 cánh tại ngân hàng nông nghiệp và phát triển
nông thôn….Ngoài ra người ta còn chia ra làm hai loại theo số cánh cửa:Loại
một cánh và loại hai cánh.
+ Cửa tự động chỉ có 1 cán:. Loại cửa này chủ yếu được dùng trong 2 điều
kiện như sau:
Một là, những nơi yêu cầu tính hiện đại, sang trọng nhưng lại có số lượng
người đi qua lại không nhiều như các khác sạn lớn, nhà nghỉ lớn, hay công sở
mà không có tính chất giao dịch…
Hai là, những loại cổng có kích thước lớn dùng ở các công ty, xí nghiệp hay
những ngôi nhà lớn …
Ngoài ra còn có thể có loại cửa tự động mà chỉ có 1 cánh đóng mở tự động
còn lại 1 cánh là đóng mở như loại bình thường.
+ Cửa tự động có hai cánh: Loại cửa này được dùng rộng rãi hơn so với loại
cửa tự động 1 cánh.
Theo phần mạch điều khiển, hiện nay thì hầu hết những loại cửa tự động mới
đều dùng loại mạch phi tiếp điểm như tại toà nhà 14 Láng Hạ,khách sạn
Horison….Ngoài ra tại sân bay Nội Bài do nhu cầu giao dịch và vận chuyển
hiện đại nên hệ thống cửa tự dộng ở đây dùng phần mềm lôgô để điều khiển.Để
tìm hiểu sâu hơn trong công nghệ này ta sẽ phân tích hệ thống cửa tự động ở sân
bay Nội Bài
5
Bộ môn tự động hóa
• KHẢO SÁT CỬA TỰ ĐỘNG Ở SÂN BAY NỘI BÀI- HÀ NỘI
Trước cửa ra vào nơi bán vé và làm thủ tục bay của sân bay Nội Bài cả tầng 1
và tầng 2 mỗi tầng có 14 hệ thống cửa tự động .Tất cả các cửa này đều có kết

cấu cơ khí và hình dạng bên ngoài giống nhau. Đây là loại cửa trượt rất phổ biến
Cửa tự động tại đây sử dụng hệ thống cửa hai cánh trọng lượng mỗi cánh
khoảng 80 kg. Động cơ dùng trong cửa tự động tại đây là động cơ một chiều
điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điều chỉnh điện áp.Hệ thống cửa tại đây
không dùng hệ thống con lăn phụ mà thay vào đó là sử dụng hai gờ sắt cố định
xuống sàn .
Cuối hành trình mở có đặt một công tắc hành trình để bảo vệ tránh cho cửa
không chuyển động vượt quá hành trình.
Quan sát cửa chuyển động em thấy cửa chuyển động với hai cấp tốc độ. Khi
mở cửa cửa mở ra với vận tốc nhanh để kịp thời mở ra tránh tình trạng người
phải chờ đợi cửa mở gây cảm giác khó chịu cho người muốn đi vào, gần hết
hành trình mở cửa giảm tốc và dừng lại, khi cửa đóng cửa đóng với vận tốc
chậm hơn so với lúc mở để tránh gây cảm giác cho người muốn đi vao từ đằng
xa.Gần hết hành trình cửa giảm tốc và dừng lại chính xác.
Khi cửa đang đóng mà có tín hiêu người đi vào thì cửa sẽ mở ra với vận tốc
nhanh sau gần cuối hành trình thì giảm tốc và dừng lại chính xác ở cuối hành
trình.Cảm biến dùng ở đây là hai cảm biến quang:Một cảm biến đặt ở phía bên
ngoài, một cảm biến đặt ở phía bên trong của cánh cửa để đảm bảo nhận biết và
báo tín hiệu khi có người đi từ trong ra cũng như khi có ngừơi đi từ ngoài
vào.Hai cảm biến này trên khung cánh cửa.
Phương thức hoạt động của loại cửa này là dùng mạch điều khiển không tiếp
điểm dùng các phần tử lôgic thì có ưư điểm là rẻ,việc hỏng hóc có thể sửa chửa
dễ dàng, nhưng nó có một nhược diểm rất lớn là làm việc không lâu bền bằng
phương pháp dùng bộ điều khiển lôgô, PLC Còn cửa dùng phần mềm diều
khiển bằng lôgô lại có ưu đIểm là là việc rất ổn định nhẹ êm,trơn nhưng có
nhược đIểm là giá cả đắt,nếu hỏng hóc rất khó sửa chữa.Do đó hiện nay tuỳ theo
nhu cầu sử dụng và vốn đầu tư khác nhau, mà việc ứng dụng loại cửa nào cho
phù hợp.
Ngoài ra qua việc quan sát vừa qua em thấy việc lắp đặt cửa tự động thường
được sắp xếp ở những nơi mà tầm nhìn có độ rộng lớn,không gian rộng và

thường có các loại cửa khác đi kèm như cửa đẩy hay cửa cuốn để tạo thêm mỹ
quan.Các cảm biến dùng trong các loại cửa tự động có ở Hà Nội hiện nay đều là
cảm biến hồng ngoại.
6
Bộ môn tự động hóa
PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ PLC
CHƯƠNG I
CÁC VẤN ĐỀ CHÍNH VỀ PLC
I - SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TỰ ĐỘNG HOÁ(TĐH) VÀ PLC NÓI CHUNG
1- SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TĐH
Cùng với công nghê thông tin thì TĐH là một ngành khoa học phát triển cực
kỳ mạnh mẽ trong thời gian gần đây. TĐH có mặt ở khắp mọi nơi mọi lĩnh vực
trong cuộc sống. Trong các nhà máy, xí nghiệp,xưởng sản xuất đó là các dây
truyền sản xuất tự động.Hay trong các cơ quan, công sở,văn phòng như là thang
máy ,cửa tự động.Thậm chí cả ở sân bay, nhà ga, siêu thị là các cửa tự động các
máy bán hàng tự động, các máy soát hàng tự động
Những thành tựu mà nó đem lại cho nhân loại là không thể kể siết. Tầm quan
trọng của nó không chỉ đối với những nước đang phát triển đang trong quá trình
công nghiệp hoá như nước ta, mà còn đối với cả nhưng nước tư bản phát triển
hàng đầu thế giới như Mỹ, Nhật, Đức
Vì vậy việc nghiên cứu các ứng dụng của TĐH áp dụng trong quá trình phát
triển của xã hội là điều tất yếu và cần thiết đối với sinh viên ngành TĐH. Việc
học hỏi tìm tòi và sáng tạo những ứng dụng của TĐH sẽ góp phần không nhỏ
vào sự phát triển nền công nghiệp nước nhà nói riêng và sự đi lên của xã hội nói
chung.
Một xã hội phát triển và văn minh là một xã hội gắn liền với TĐH.
2-SỰ PHÁT TRIỂN CỦA PLC
Trong rất nhiều ứng dụng của TĐH, chúng ta không thể không kể nói đến công
nghệ PLC, là một công nghệ lập trình tối ưu dùng để điều khiển các chương
trình hoạt động tự động. Công nghệ PLC kết hợp với máy vi tính là nền móng

vững chắc cho ngành TĐH phát triển. Trong cạnh tranh công nghiệp thì hiệu quả
của nền sản xuất nói chung là chìa khoá của thành công. Hiệu quả của nền sản
xuất bao trùm những lĩnh vực rất rộng như:
a) Tốc độ sản xuất ra một sản phẩm của thiết bị và của dây
truyền phải nhanh.
b) Giá nhân công và vật liệu làm ra sản phẩm phải hạ.
c) Chất lượng cao và ít phế phẩm.
7
Bộ môn tự động hóa
d) Thời gian chết của máy móc là tối thiểu.
e) Máy sản xuất có giá trị rẻ.
Các bộ điều khiển chương trình đáp ứng được hầu hết các yêu cầu trên và
như là yếu tố chính trong việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất trong công
nghiệp. Trước đây thì việc tự động hoá chỉ được áp dụng trong sản xuất hàng
loạt năng suất cao. Hiện nay cần thiết phải tự động hoá cả trong sản xuất nhiều
loại hàng hoá khác nhau, trong việc nâng cao chất lượng cũng như để đạt năng
suất cao hơn và nhằm cực tiểu hoá vốn đầu tư cho thiết bị và xí nghiệp.
Các hệ thống sản xuất linh hoạt(FMS) đáp ứng được các nhu cầu này. Hệ
thống bao gồm các thiết bị như các máy điều khiển số, rôbôt công nghiệp, dây
truyền tự đông và máy tính hoá công việc điều khiển sản xuất. Bạn sẽ tìm thấy
nhiều ứng dụng của các bộ điều khiển chương trình trong thiết bị sản xuất tự
động.
Trước khi có các bộ điều khiển chương trình trong sản xuất đã có nhiều phần tử
điều khiển, kể cả các trục cam, các bộ không chế hình trống. Khi xuất hiện rơle
điện tử thì panel rơle trở thành chủ đạo trong điều khiển . Khi Transistors xuất
hiện nó được áp dụng ngay ở những chỗ mà rơle điện tử không đáp ứng được
những yêu cầu điều khiển cao.
Ngày nay, lĩnh vực điều khiển được mở rộng đến cả quá trình sản xuất phức
tạp, đến các hệ thóng điều khiển tổng thể với các mạch vòng kín, đến các hệ
thống sử lý số liệu và điều khiển kiểm tra tập trung hoá.

Hệ thống điều khiển logic thông thường không thể thực hiên điều khiển
tổng thể được, và các bộ điều khiển chương trình hoá hoặc điều khiển bằng máy
vi tính đã trở nên cần thiết.
Bảng sau đây chỉ ra sự so sánh giữa hệ điều khiển lôgic cổ điển và điều
khiển chương trình hoá:
Phần tử điều khiển
WIRED LOGIC
Mục đích đặc biệt
PROGRAMABLE
CONTROLLER
Mục đích chung
Phạm vi thay đổi Nhỏ và trung bình Trung bình và lớn
Thay đổi hoặc thêm
Thời gian giao hàng
Bảo trì bảo dưỡng
độ tin cậy
Hiệu quả kinh tế
Khó
Vài ngày
Khó
Phụ thuộc vào thiết kế
và chế tạo
ưu điểm ở vùng công
suất nhỏ
8
Dễ
Hầu như ngay lập tức
Dễ
Cao
ưu điểm ở vùng hoạt

động công suất nhỏ ,
trung bình và lớn.
Bộ môn tự động hóa
9
Bộ môn tự động hóa
II- CHỨC NĂNG, ỨNG DỤNG VÀ SỰ ƯU VIỆT CỦA PLC
1- PLC LÀ GÌ ?
PLC (Programmable Logic control) là thiết bị điều khiển logic lập trình được,
hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông
qua một ngôn ngữ lập trình.
2-BỘ ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG TRÌNH CÓ THỂ LÀM ĐƯỢC NHỮNG GÌ
- Thu nhận các tín hiệu đầu vào và phản hồi (từ các cảm biến)
-Liên kết, ghép nối lai và đóng mở mạch cho phù hợp với chương trình
-Tính toán và soạn thảo các lênh điều khiển trên cơ sở so sánh các thông tin thu
được
-Phân phát các lệnh điều khiển đó đến các địa chỉ thích hợp
Với việc phân chia ra làm các kiểu điều khiển tương ứng ta sẽ hiểu được chức
năng của bộ điều khiển chương trình hơn.
KIỂU ĐIỀU KHIỂN
Điều khiển chuyên gia
giám sát
CHỨC NĂNG
a) Thay cho điều khiển rơ le
b) Thời gian đếm
c) Thay cho các panell điều khiển mạch
in
d) Điều khiển tự động, bán tự động,
bằng tay các máy và các quá trình
Đ
ềm dẻo u hành quá trìng và báo động

Điều khiển dãy a) Các phép toán số học
Phát hiện lãi và điều hành
b) Cung cấp thông tin
c) Ghứp nối với máy tính
c) Điều khiển liên tục ( Nhiệt độ, áp
(RS232\RS242)
xuất )
Máy in ghép n
d) Điều khiển P.I.D
e) Mạng tự động hoá xí nghi
e) Điều khiển động cơ chấp hành
f) Mạng cục bộ
f) Điều khiển động cơ bước
g) Mạng mở rộng
h) F.A, EMS, C.M.I
10
Bộ môn tự động hóa
3-SỰ ƯU VIỆT CỦA VIỆC ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PLC
- Thời gian lắp đặt công trình ngắn hơn: không cần mạch lực và mạch điều
khiển, không cần rơle, tụ, tranzito,thyristor,
- chuẩn bị hoạt động nhanh: khi bộ điều khiển và các phụ kiện đã được lắp ghép
thì bộ PLC vào tư thế sẵn sàng làm việc ngay.
- Dễ dàng thay đổi mà không gây tổn thất tài chính vì cần ít thiết bị lắp đặt hơn,
các thiết bị được lắp đặt và hoạt động riêng rẽ ngoài ra có thể tính toán được
chính xác giá thành.
- Tiết kiệm thời gian
- Dễ dàng thay đổi thiết kế nhờ thay đổi chương trình phần mềm: ta có thể thay
đổi chương trình hoạt động sao cho phù hợp với mục đích và ý tưởng đưa ra.
- Ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng: vì kỹ thuật PLC hoạt động một cách
linh hoạt nên dễ dàng thuận tiện trong tính toán, so sánh các giá trị tương quan,

thay đổi các thông số cần thiết. Phù hợp nhanh chóng với mọi cách thức hoạt
động tự động.
- Dễ bảo trì: các chỉ thị vào và ra giúp xử lý sự cố dễ dàng hơn và nhanh hơn.
- Độ tin cậy cao: các thành phần điện tử có tuổi thọ lâu hơn các thiết bị cơ điện
tử. Việc bảo dưỡng định kỳ đối với điều khiển Rơle là không cần thiết đối với
PLC
- Chuẩn hoá được phần cứng điều khiển
- Thích ứng trong môi trường khắc nghiệt như môi trường ẩm ướt như ở nứơc ta,
môi trường co nhiệt độ thay đổi, điện áp giao động, tiếng ồn, oxi hoá
11
B mụn t ng húa
III- CU TO V HOT NG CA PLC.
Cu trỳc phn cng ca PLC gm:
- Modul ngun cung cp.
- B x lý trung tõm CPU.
- B nh chng trỡnh.
- Modul vo.
- Modul ra.
- Modul giao din.
- Cỏc modul m rng
Mở rộng đợc
220V Nguồn
CPU
Bộ nhớ
chơng
trình
Đầu vo
có lọc
Đầu ra
khuếch

đại
Mạch
phối
ghép
Chức năng
phụ
Ray dẫn nguồn
24V
BUS luồng liên
lạc
năng
lợng
Mn hình
Hỡnh 1. Cu trỳc phn cng ca PLC.