Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH
HỆ THỐNG RỬA XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG

GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN ĐỜI
SVTH: NGUYỄN MINH HẢI
MSSV: 11151120
SVTH: NGUYỄN CAO VĨNH
MSSV: 11151215

SKL 0 0 3 8 3 5

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
MƠ HÌNH HỆ THỐNG RỬA XE Ơ TƠ TỰ ĐỘNG
GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN ĐỜI
SVTH : NGUYỄN MINH HẢI

MSSV: 11151120
NGUYỄN CAO VĨNH
MSSV: 11151215
Khoá : 2011
Ngành: CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
MƠ HÌNH HỆ THỐNG RỬA XE Ơ TƠ TỰ ĐỘNG
GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN ĐỜI
SVTH : NGUYỄN MINH HẢI
MSSV: 11151120
NGUYỄN CAO VĨNH
MSSV: 11151215
Khoá : 2011
Ngành: CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2015


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

----***---Tp. Hồ Chí Minh, ngày ..... tháng ..... năm 2015

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Minh Hải
Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Cao Vĩnh

MSSV: 11151120
MSSV: 11151215

Ngành: CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
Giảng viên hướng dẫn: Ths. Nguyễn Tấn Đời
Ngày nhận đề tài: 23/3/2015

Lớp: 11151CL2
ĐT:
Ngày nộp đề tài: 25/7/2015

1. Tên đề tài: Điều khiển và giám sát mơ hình hệ thống rửa xe ô tô tự động
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Dựa trên các hệ thống rửa xe trên thực tế.

3. Nội dung thực hiện đề tài:
- Thi cơng một mơ hình hệ thống rửa xe ô tô tự động.

- Điều khiển hệ thống bằng PLC S7-200 và giám sát qua HMI

4. Sản phẩm: Mơ hình hệ thống rửa xe hoàn thiện và giám sát qua HMI

TRƯỞNG NGHÀNH

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

KHOA ĐÀO TẠO CLC- ĐH SPKT TP.HCM


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên 1: Nguyễn Minh Hải
MSSV: 11151120
Họ và tên Sinh viên 2: Nguyễn Cao Vĩnh
MSSV: 11151215
Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA
Tên đề tài: Điều khiển và giám sát mơ hình hệ thống rửa xe ô tô tự động
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: Ths. Nguyễn Tấn Đời.
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?

..................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
..................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: ..........................................................................)
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng
năm 20
Giáo viên hướng dẫn

KHOA ĐÀO TẠO CLC- ĐH SPKT TP.HCM


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên 1: Nguyễn Minh Hải
MSSV: 11151120
Họ và tên Sinh viên 2: Nguyễn Cao Vĩnh
MSSV: 11151215
Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA.
Tên đề tài: Điều khiển và giám sát mơ hình hệ thống rửa xe ô tô tự động.
Họ và tên Giáo viên phản biện: TS. Lê Mỹ Hà
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
2. Ưu điểm:

..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
..................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
..................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: ..........................................................................)
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng năm 20
Giáo viên phản biện

KHOA ĐÀO TẠO CLC- ĐH SPKT TP.HCM


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện và để hồn thành tốt đề tài tốt nghiệp này,
nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến:
Thầy Ths.Nguyễn Tấn Đời đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện
thuận lợi nhất về trang thiết bị, phục vụ cho đề tài của nhóm.
Các thầy cơ trong Khoa Đào tạo Chất lượng cao đã truyền đạt nhiều kiến thức
bổ ích về chun mơn trong suốt thời gian học tập tại Trường và trong suốt thời
gian nhóm thực hiện đồ án này.
Cuối cùng, nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những
người đã trực tiếp đồng hành, ủng hộ về vật chất, tinh thần để nhóm hồn thành tốt
đồ án tốt nghiệp này.

Mặc dù nhóm chúng em đã cố gắng nhiều trong suốt thời gian thực hiện đồ án
này, nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm chúng em rất mong nhận
được sự góp ý của Thầy cơ, gia đình, bạn bè để đồ án tốt nghiệp này được hoàn
thiện hơn nữa.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Minh Hải - 11151120
Nguyễn Cao Vĩnh - 11151215

Trang i


TÓM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT
Đề tài đã giải quyết được vấn đề điều khiển, giám sát các hệ thống rửa xe ô tô
tự động sử dụng PLC S7-200 và phần giám sát bằng HMI Delta DOP-B07S411 .
PLC có nhiệm vụ đọc các tín hiệu ở ngõ vào số (nút nhấn, công tắc, cảm biến)
để điều khiển cở cấu chấp hành ở ngõ ra (động cơ băng tải, động cơ lau xe, bơm,
quạt…) để thực hiện các công việc của một hệ thống rửa xe theo chương trình được
lập trình sẵn.
Giao diện HMI giúp cho người vận hành, người dùng có thể giám sát quá trình
hoạt động của hệ thống, ghi nhận được các giá trị hiển thị về số lượng xe được rửa
và thông qua giao diện này chúng ta cũng có thể điều khiển hoạt động của hệ thống
trực tiếp từ màn hình HMI.
Qua thời gian nghiên cứu, thiết kế, vận hành thực tế mơ hình. Hệ thống đã
hoạt động được như yêu cầu ban đầu đặt ra.

Trang ii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... i
TÓM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT ..........................................................................ii
MỤC LỤC.............................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................ vii
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH ................................................. viii
Chương 1: TỔNG QUAN...................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ...................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu ......................................................................................................... 1
1.3 Giới hạn đề tài ................................................................................................ 1
1.4 Nội dung của đề tài......................................................................................... 1
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .......................................................................... 3
2.1 Giới thiệu sơ lược về hệ thống rửa xe tự động. ............................................... 3
2.1.1 Giới thiệu các hệ thống rửa xe trên thực tế. .............................................. 3
2.1.1.1 Hệ thống rửa xe tự động CT-818 ............................................. 3
2.1.1.2 Hệ thống rửa xe tự động CT-919D ........................................... 4
2.1.1.3 Hệ thống rửa xe tự động CB 1/28 KARCHER dùng ngoài trời 4
2.1.1.4. Máy rửa xe tự động điều khiển DXC(B)-740 .......................... 5
2.1.2 Nguyên lý hoạt động . .............................................................................. 6
2.2 Lý thuyết về động cơ DC................................................................................ 8
2.3 Hệ thống băng tải ........................................................................................... 9
2.4 Cảm biến tiệm cận điện dung ....................................................................... 12
Chương 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ....................................... 23
3.1 Yêu cầu của hệ thống ................................................................................... 23
3.2 Thiết kế cơ khí ............................................................................................. 23
3.2.1 Tính tốn, thiết kế khung và đế mơ hình ................................................. 23
3.2.2 Tính tốn lựa chọn băng tải .................................................................... 25
Trang iii

3.3 Thiết kế và thi công hệ thống điện ................................................................ 26
3.3.1 Sơ đồ khối của hệ thống ......................................................................... 26
3.3.2 Lựa chọn thiết bị .................................................................................... 26
3.3.2.1 Chọn thiết bị khối điều khiển ................................................. 26
3.3.2.2 Lựa chọn cảm biến................................................................. 28
3.3.2.3 Lựa chọn Relay ...................................................................... 30
3.3.2.6 Lựa chọn động cơ nâng hạ chổi ngang ................................... 33
3.3.2.7 Lựa chọn quạt ........................................................................ 35
3.3.2.8 Lựa chọn bơm nước ............................................................... 35
3.3.2.9 Nguồn 24V, 5V ..................................................................... 36
3.3.2.13 Lựa chọn màn hình HMI ...................................................... 38
3.3.3 Kết nối PLC và mạch động lực ............................................................... 39
Chương 4: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG. .................................. 42
4.1 Điều khiển bằng PLC ................................................................................... 42
4.1.1 Yêu cầu điều khiển ................................................................................. 42
4.1.2 Lưu đồ chương trình điều khiển ............................................................. 42
4.2 Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu trên HMI ........................................ 45
4.2.1 Yêu cầu giám sát .................................................................................... 45
4.2.2 Yêu cầu giao diện giám sát, điều khiển, cảnh báo và thu thập dữ liệu dùng
HMI ................................................................................................................ 45
4.2.3 Kết nối với PLC S7-200 ......................................................................... 45
4.2.4 Cách thiết kế giao diện giám sát, điều khiển, cảnh báo, thu thập số liệu
trên HMI ......................................................................................................... 46
4.2.4.1 Giới thiệu phần mềm thiết kế giao diện HMI ......................... 46
4.2.4.2 Thiết kế giao diện HMI cho hệ thống rửa xe tự động ............. 47
Chương 5: KẾT QUẢ.......................................................................................... 59
5.1 Mơ hình cơ khí ............................................................................................. 59
5.2 Hệ thống điện ............................................................................................... 59

5.2.1 Vận hành giám sát trên HMI .................................................................. 59
Trang iv


5.2.2 Vận hành bằng chế độ Local .................................................................. 66
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................ 67
6.1 Kết luận........................................................................................................ 67
6.1.1 Kết quả đạt được .................................................................................... 67
6.1.2 Hạn chế .................................................................................................. 67
6.1.3 Hướng phát triển .................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 68
PHỤ LỤC 1 .......................................................................................................... 69

Trang v


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PLC
CPU
AC
DC
ADC
IN
OUT
CB
HMI
VDC
VAC
DI
DO

AI
AO
RAM
ROM
EEPROM

Programmable Logic Controller
Central Processing Unit
Alternating Current
Direct Current
Analog to Digital Converter
Input
Output
Circuit Breaker
Human machine interface
Voltage Direct Current
Voltage Alternating Current
Digital Input
Digital Output
Analog Input
Analog Output
Random Access Memory
Read Only Memory
Electrically Erasable Programmable
Read Only Memory

Trang vi


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Thông số và các đặc điểm kỹ thuật của series 22X. ............................... 14
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của PLC S7-200. ...................................................... 27
Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật cảm biến Aotoro CR18-8DP. .................................... 29
Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật relay OMRON LY2N. .............................................. 30
Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật động cơ TSUKASA TG-85E. ................................... 32
Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật động cơ XPower 360SH-R. ...................................... 33
Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật của động cơ giảm tốc V3. ......................................... 34
Bảng 3.7: Thông số kỹ thuật của quạt sấy. ............................................................. 35
Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật của bơm nước. .......................................................... 36
Bảng 3.9: Thông số kỹ thuật của nguồn 24VDC. ................................................... 37
Bảng 3.10: Thông số kỹ thuật của nguồn 5VDC. ................................................... 37
Bảng 3.11: Thông số kỹ thuật của HMI Delta DOP-B10S411. .............................. 38
Bảng 4.1: Phần cứng yêu cầu khi sử dụng phần mềm DOPSOP............................. 46
Bảng 4.2: Các model dòng DOP-B. ....................................................................... 46

Trang vii


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Hệ thống rửa xe tự động CT-818.............................................................. 3
Hình 2.2:Hệ thống rửa xe tự động CT-919D. ........................................................... 4
Hình 2.3: Hệ thống rửa xe tự động CB 1/28 KARCHER dùng ngoài trời. ............... 5
Hình 2.4: Máy rửa xe tự động điều khiển DXC(B)-740. .......................................... 5
Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống rửa xe tự động. ................................................................ 6
Hình 2.6: Mơ hình hệ thống. .................................................................................... 6
Hình 2.7: Động cơ DC. ............................................................................................ 8
Hình 2.8: Băng tải nhựa (PVC). ............................................................................. 10
Hình 2.9: Băng tải xích. ......................................................................................... 10
Hình 2.10: Băng tải con lăn. .................................................................................. 11
Hình 2.11: Băng tải lưới. ....................................................................................... 11

Hình 2.12: Cảm biến tiệm cận điện dung. .............................................................. 12
Hình 2.13: PLC S7-200 CPU224XP. ..................................................................... 14
Hình 2.14: Các đèn báo của PLC. .......................................................................... 15
Hình 2.15: Cấu trúc của một PLC. ......................................................................... 16
Hình 2.16: Sơ đồ kết nối ngõ vào/ra số CPU 224XP. ............................................. 18
Hình 2.17: Sơ đồ kết nối ngõ vào/ra Analog CPU 224XP. ..................................... 18
Hình 2.18: Màn hình HMI của hãng Delta. ............................................................ 21
Hình 2.19: Màn hình HMI của Siemens. ................................................................ 22
Hình 2.20: Màn hình HMI của hãng Omron. ......................................................... 22
Hình 3.1: Khung sườn của mơ hình. ...................................................................... 23
Hình 3.2: Khung băng tải....................................................................................... 24
Hình 3.3: Đế mơ hình. ........................................................................................... 25
Hình 3.4: Sơ đồ khối hệ thống. .............................................................................. 26
Hình 3.5: PLC S7-200 CPU 224XP DC/DC/DC. ................................................... 27
Hình 3.6: Cảm biển tiệm cận điện dung. ................................................................ 28
Hình 3.7: Thơng số kỹ thuật cảm biến tiệm cận điện dung. .................................... 28
Hình 3.8: Sơ đồ khối ngõ ra của cảm biến tiệm cận. .............................................. 29
Hình 3.9: Kích thước cảm biến tiệm cận. ............................................................... 29
Hình 3.10: Relay OMRON LY2N. ........................................................................ 30
Hình 3.11: Kích thước relay. ................................................................................. 31
Hình 3.12: Sơ đồ nối dây relay. ............................................................................. 31
Hình 3.13: Động cơ TSUKASA. ........................................................................... 31
Hình 3.14: Kích thước động cơ TSUKASA TG-85E. ............................................ 32
Hình 3.15: Động cơ quay chổi. .............................................................................. 32
Hình 3.16: Kích thước động cơ XPower 360SH-R. ............................................... 33
Trang viii


Hình 3.17: Động cơ nâng hạ chổi ngang. ............................................................... 33
Hình 3.18: Kích thước của động cơ nâng hạ chổi ngang. ....................................... 34

Hình 3.19: Quạt sấy khơ. ....................................................................................... 35
Hình 3.20: Máy bơm nước..................................................................................... 36
Hình 3.22: Nguồn 5VDC 4A. ................................................................................ 37
Hình 3.23: Màn hình HMI Delta DOP-B07S411. .................................................. 38
Hình 3.24: Sơ đồ kết nối phần cứng PLC. .............................................................. 40
Hình 3.25: Sơ đồ kết nối mạch động lực hệ thống PLC. ........................................ 41
Hình 4.2: Ý nghĩa các chân COM1 và COM2. ....................................................... 46
Hình 4.3: Màn hình lựa chọn Model HMI.............................................................. 47
Hình 4.4: Lựa chọn cấu hình giao tiếp HMI. .......................................................... 48
Hình 4.5: Cách chèn hình ảnh vào Screen. ............................................................. 49
Hình 4.6: Cách tạo một text văn bản. ..................................................................... 49
Hình 4.7: Khung định dạng cấu hình nút Goto Screen. .......................................... 50
Hình 4.8: Screen 1 hồn chỉnh. .............................................................................. 51
Hình 4.9: Khung định dạng cấu hình nút nhấn Nguồn. .......................................... 52
Hình 4.10: Khung định dạng cấu hình nút nhấn Start. ............................................ 53
Hình 4.11: Khung định dạng cấu hình cho Multistate indicator.............................. 54
Hình 4.12: Khung lựa chọn đọc địa chỉ.................................................................. 54
Hình 4.13 Screen 2 hồn chỉnh .............................................................................. 55
Hình 4.14: Phác thảo cấu tạo bơm dùng Multistate Indicator. ................................ 56
Hình 4.15: Hình ảnh bơm nước ở trạng thái 0 (màu đỏ) và 1 (màu xanh). .............. 57
Hình 4.16: Khung định dạng cấu hình cho Display hiển thị số lượng xe đã rửa. .... 57
Hình 4.17: Giao diện Screen 2 khi ở trạng thái 0. .................................................. 58
Hình 4.18: Giao diện Sreen 2 ở trạng thái 1. .......................................................... 58
Hình 5.1: Mơ hình hệ thống rửa xe ơ tơ tự động. ................................................... 59
Hình 5.2: Chọn chế độ điều khiển bằng HMI. ........................................................ 60
Hình 5.3: Giao diện ban đầu của HMI. .................................................................. 60
Hình 5.4: Băng tải hoạt động. ................................................................................ 61
Hình 5.5: Vị trí rửa xà phịng. ................................................................................ 62
Hình 5.6: Vị trí lau xe. ........................................................................................... 64
Hình 5.7: Vị trí rửa nước sạch. .............................................................................. 65

Hình 5.8: Vị trí sấy khơ xe. .................................................................................... 66

Trang ix


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề
Cuộc sống ngày càng phát triển, nhu cầu về sử dụng dịch vụ ngày một tăng
cao. Đối với các nước phát triển thì cơng nghệ tự động hóa được áp dụng vào rất
nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có thể kể đến những ứng dụng thực tế trong
cuộc sống hằng ngày là ”Rửa Xe Tự Động” không thể thiếu ở các nước phát triển
với mật độ ô tô lớn. Mô hình Rửa Xe Tự Động ra đời góp phần mang lại sự chuyên
nghiệp hơn trong dịch vụ rửa xe, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống
công nghiệp là sự tiện lợi và nhanh chóng, nhưng cũng khơng kém phần hiệu quả so
với các dịch vụ cổ điển. Đối với nước ta là một nước đang phát triển thì dịch vụ này
cịn khá mới mẻ, thì hệ thống Rửa Xe Tự Động này chưa được áp dụng rộng rãi,
nhưng trong tương lai, cùng với xu thế phát triển chung trên thế giới, nước ta sẽ
ngày càng phát triển. Đất nước phát triển gắn liền với giao thông vận tải phát triển,
đời sống vật chất nâng cao, dẫn đến sự xuất hiện ngày càng nhiều xe ô tô, thay thế
dần xe gắn máy. Bên cạnh đó các thiết bị sử dụng trong dịch vụ rửa xe chuyên
nghiệp hơn. Cuộc sống mọi người trở nên năng động thì nhu cầu rửa xe nhanh là tất
yếu, bởi mọi người có rất ít thời gian mà chỉ có nhà Rửa Xe Tự Động mới đáp ứng
được vì trong một thời gian ngắn nó có thể rửa được nhiều xe, tiết kiệm rất nhiều
thời gian cho những người bận rộn công việc.
1.2 Mục tiêu
- Tiến hành thiết kế và thi công một mô hình hệ thống rửa xe ơ tơ tự động.
- Điều khiển hệ thống rửa xe ô tô tự động dùng PLC S7-200 hãng Siemens.
- Giám sát hệ thống hoạt động qua màn hình HMI Delta B07S411.

1.3 Giới hạn đề tài
Mơ hình của chúng em được xây dựng từ các mơ hình tham khảo trên mạng.
Vì kiến thức cịn hạn chế và thời gian tìm hiểu cũng khơng nhiều nên đồ án của em
chưa thể phát huy hết ý tưởng của em vào trong mơ hình rất hay này. Mơ hình Rửa
Xe Tự Động trên thực tế rất phức tạp về cơ khí và chi phí cao nên rất khó để thể
hiện. Ở đây em xin đưa ra một mơ hình thu nhỏ của hệ thống và vì vậy mà hiệu quả
sẽ khơng cao so với các mơ hình trên thực tế.
1.4 Nội dung của đề tài
Nội dung của đề tài được trình bày qua các chương:
Chương 1: Tổng quan.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
- Cơ sở lý thuyết về PLC.
Trang 1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Cơ sở lý thuyết cảm biến tiện cận.
- Cơ sở lý thuyết về băng tải.
- Cơ sở lý thuyết về động cơ DC.
- Cơ sở lý thuyết về HMI.
Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống.
- Tính tốn thiết kế phần cứng.
- Thiết kế và thi công hệ thống điện.
- Kết nối PLC và mạch động lực.
Chương 4: Điều khiển và giám sát hệ thống.
- Thiết kế lưu đồ điều khiển trên PLC.
- Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên HMI.
Chương 5: Kết quả.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển.

Trang 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu sơ lược về hệ thống rửa xe tự động.
2.1.1 Giới thiệu các hệ thống rửa xe trên thực tế.
2.1.1.1 Hệ thống rửa xe tự động CT-818

Hình 2.1: Hệ thống rửa xe tự động CT-818.
- Tên sản phẩm: Hệ thống rửa xe tự động CT-818.
- Hãng sản xuất: Autowash-Trung Quốc.
- Model: CT-818.
- Rửa xe trong thành phố, bụi bám ít ngày, dễ rửa, tốc độ nhanh cho các loại xe du
lịch.
- Nguyên lý rửa: Phun áp lực lớn.
- Đảo chiều di chuyển.
- Phun tự động.
- Rửa gầm.
- Phun xoay.
- Phun áp lực cao điều khiển từ xa bằng CHIP vi xử lý.
- Truyền chuyển động bằng thuỷ lực, điện, khí hoặc bằng xích.
- Phun búng Wax.
- Kết cấu hộp chống gỉ sang trọng.
- Cơ cấu nòng hạ tự động điều khiển bằng PLC.
- Bơm kép.

Trang 3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1.1.2 Hệ thống rửa xe tự động CT-919D

Hình 2.2:Hệ thống rửa xe tự động CT-919D.
- Nguyên lý rửa: Chổi quay.
- Gồm 2 chổi rửa bên hông, 1 chổi rửa nóc xe, 2 chổi rửa bánh xe.
- Đảo chiều di chuyển chổi rửa trên ray.
- Phun tự động.
- Rửa gầm.
- Phun xoay để tăng hiệu quả rửa.
- Phun áp lực cao điều khiển từ bằng chương trình máy tính.
- Truyền chuyển động bằng thuỷ lực, điện, khí hoặc bằng xích.
- Hệ thống xì khơ bằng khí nén.
- Cơng suất 8kW.
- Điểu khiển từ xa, điện 12V, tủ điều khiển 36V.
- Lưu lượng nước: 120 lít/phút.
- Thời gian rửa trung bình: 3 phút/xe.
- Tiêu hao tính cho 1 xe: 0,2kW điện, 100L nước.
2.1.1.3 Hệ thống rửa xe tự động CB 1/28 KARCHER dùng ngoài trời
- Chiều cao làm sạch: 2800mm.
- Chiều cao của hệ thống: 3700mm.
- Chiều ngang của hệ thống bao gồm 2 bàn chải bên: 4035mm.
- Lưu lượng nước cấp: 50 lít/phút/4-6 bar
- Cơng suất: 16kW.
- Nguồn điện: 3 pha, 400V, 50Hz.
- Tốc độ di chuyển của băng chuyền làm sạch: 0-20 m/phút với 2 motor truyền lực
0,25kW, IP66.
- Công suất rửa xe tối đa: 4 phút/xe.
- Hệ thống rửa xe tự động CB 1/28 Karcher dùng ngoài trời.

Trang 4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.3: Hệ thống rửa xe tự động CB 1/28 KARCHER dùng ngoài trời.
2.1.1.4. Máy rửa xe tự động điều khiển DXC(B)-740

Hình 2.4: Máy rửa xe tự động điều khiển DXC(B)-740.
Máy rửa xe tự động điều khiển bằng máy vi tính, kiểu phịng. Model:
DXC(B)-740.
Thơng số kỹ tḥt:
- Kích thước rửa xe lớn nhất (dài x rộng x cao) mm: 5500 x 1950 x 2000.
- Diện tích mặt bằng (dài x rộng)mm: 25000 x 4500.
Trang 5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Loại xe: xe du lịch 4-5 chỗ, xe du lịch 15 chỗ.
- Tốc độ rửa: 60 xe/giờ.
- Lượng nước tiêu thụ: 120 lít/chiếc.
- Phương thức chuyển động: chuyển động liên tục.
- Đường dẫn xe: 10m.
- Bàn xoa:
+ Bàn xoa to: 4 chiếc.
+ Bàn xoa nhỏ: 2 chiếc.
+ Bàn xoa ngang: 1 chiếc.
- Quạt gió: 4 chiếc.
- Cơng suất thiết bị: 28kW.
- Áp suất khí nén: 0,8Mpa.

2.1.2 Ngun lý hoạt động .
Bãi
đậu
xe
chờ
lượt.

Xe
đưa
lên
băng
chuyề
n vào
rửa

Hệ
Hệ
Hệ
Hệ
thống
thống
thống
thống
phun
phun
chổi
sấy
nước
nước
quay

khơ.
sạch rửa
xà
lau
lại.
xe.
phịng
Hình rửa.
2.5: Sơ đồ hệ thống rửa xe tự động.

Xe
được
băng tải
đưa ra
ngồi
cho
khách.

xe.

Hình 2.6: Mơ hình hệ thống.

Trang 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ban đầu xe sẽ được đưa vào bãi chờ, khi đến lượt xe nào thì xe đó sẽ được
đưa lên băng chuyền để đi vào vị trí rửa xe, khi xe đến vị trí của hệ thống phun
nước xà phịng thì nước trộn xà phịng sẽ phun ra làm ướt xe, sau đó xe sẽ được
chuyển đến vị trí lau, rửa xe. Tại đây, hệ thống chổi lau sẽ quay các chổi và rửa xe

sạch sẽ 2 bên hơng, trước, sau, nóc xe. Sau đó xe được đưa qua hệ thống rửa nước
sạch để làm trôi chất bẩn và xà phòng dư. Tiếp theo xe sẽ đến hệ thống sấy khơ để
làm khơ nước. Sau khi hồn tất các bước trên thì xe sẽ được đưa ra ngoài và được
giao trả lại cho khách.
 Giới thiệu về từng phần trong sơ đồ khối
- Vị trí đưa xe vào: Là một bãi trống dùng cho xe vào rửa chờ đến lượt.
- Hệ thống phun nước xà phòng:
+ 1 bình chứa nước xà phịng rửa xe.
+ Ống dây dẫn nước.
+ 1 động cơ công suất nhỏ dùng để hút nước ra khỏi bình chứa nước.
- Hệ thống chổi lau:
+ 2 động cơ công suất nhỏ quay 2 chổi lau dọc để lau 2 bên hông xe.
+ 1 động cơ công suất nhỏ quay chổi ngang.
+ 1 động cơ công suất nhỏ có gắn hộp số kéo chổi ngang lên xuống để chổi
ngang lau trước, trên nóc và sau xe.
- Hệ thống phun nước làm sạch:
+ 1 bình chứa nước sạch để rửa lại xe.
+ Ống dây dẫn nước.
+ 1 động cơ công suất nhỏ dùng để hút nước ra khỏi bình chứa nước.
- Hệ thống sấy khơ: Gồm một máy quạt để sấy khô xe sau khi rửa.
- Vị trí lấy xe ra: Là một bãi trống dùng cho xe đã được rửa sạch sẽ được đưa ra đó
và giao trả lại cho khách.
- Băng chuyền: Trong hệ thống này chúng em dùng các dụng cụ sau:
+ Một động cơ DC để kéo băng chuyền.
+ Một cuộn băng chuyền đai dẹt.

Trang 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.2 Lý thuyết về động cơ DC

Hình 2.7: Động cơ DC.
 Cấu tạo của động cơ DC:
Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh
cửu, hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện
một chiều, 1 phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu,
nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên
tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc
với cổ góp.
 Nguyên lý hoạt động của động cơ DC:
Khi có một dịng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non,
cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh đối
diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay
trái của Fleming. Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm
cho rotor quay. Để làm cho rotor quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ
làm chuyển mạch dịng điện sau mỗi vị trí ứng với ½ chu kỳ. Chỉ có vấn đề là khi
mặt của cuộn dây song song với các đường sức từ trường. Nghĩa là lực quay của
động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90o so với phương ban đầu của nó, khi đó rotor sẽ
quay theo qn tính.
Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều
phiến góp khác nhau trên cổ góp. Nhờ vậy dòng điện và lực quay được liên tục và
hầu như khơng bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của rotor.

Trang 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
 Lý thuyết về hộp số giảm tốc của động cơ:
Hộp giảm tốc có chức năng hãm tốc độ của vòng quay. Thiết bị này là cơ

cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền khơng đổi và được sử dụng
để kìm hãm vận tốc góc và tăng moment xoắn và là bộ máy trung gian ở giữa motor
giảm tốc và bộ phận làm việc cúa máy công tác.
Thông thường hộp số giảm tốc thường là 1 hệ bánh răng thường, gồm nhiều
bánh răng thẳng hoặc răng nghiêng lần lượt ăn khớp với nhau theo đúng tỷ số
truyền và moment quay đã thiết kế để lấy ra số vịng quay cần thiết. Cũng có 1 số
hộp giảm tốc không sài hệ bánh răng thường mà sài hệ bánh răng vi sai, hoặc hệ
bánh răng hành tinh. Với hộp số giảm tốc loại này thì kích thước sẽ nhỏ, gọn, chịu
lực làm việc lớn. Tùy vào điều kiện làm việc và tính tốn thì người ta sẽ thiết kế 1
hộp giảm tốc phù hợp với cơng việc.
Do vậy khi người ta cần 1 số vịng quay trong 1 phút mà khơng có động cơ
điện nào đáp ứng được thì người ta sẽ dùng đến hộp số giảm tốc.
2.3 Hệ thống băng tải
 Giới thiệu:
Trong nền công nghiệp hiện đại ngày nay, khi mà thời đại cơng nghiệp hóa
hiện đài hóa ngày càng phát triển. Hầu hết các nhà máy, xí nghiệp đều được cơng
nghiệp hóa thì băng tải là một trong những thiết bị được sử dụng rất phổ biến, ứng
dụng rất nhiều vào các dây chuyền vận chuyển đóng gói và phân loại sản phẩm,
giúp quá trình sản xuất được vận hành liên tục với hiệu xuất cao hơn so với con
người. Hệ thống băng tải mang lại tính kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển
hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất ở cự ly vừa phải. Có nhiều loại băng tải
tùy theo yêu cầu kĩ thuật và mục đích sử dụng như sau: băng tải xích, băng tải nhựa
(PVC), băng tải con lăn, băng tải dây băng, băng tải con lăn đa hướng, băng tải
lưới…
 Đặc điểm của một hệ thống băng tải:
- Thi công và lắp đặt tiện lợi tùy theo yêu cầu từng công ty, dễ dàng thay đổi
kết cấu phù hợp với đặc thù riêng của nhà máy.
- Tiết kiệm được thời gian và chi phí sản xuất của doanh nghiệp nếu đầu tư các
hệ thống băng tải vào sản xuất.
- Vận chuyển hàng hóa một cách nhanh chóng và chính xác so với cách làm

thủ cơng mang tính truyền thống.
- Cơng tác bảo trì tương đối dễ dàng, trong thời gian nhanh nhất có thể tiến
hành kiểm tra và sửa chữa đảm bảo vận hành liên tục.

Trang 9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.8: Băng tải nhựa (PVC).

Hình 2.9: Băng tải xích.

Trang 10