Luận văn
Tìm hiểu, nghiên cứu, sử dụng
PLC CPM1A để thiết kế mô hình
bãi đỗ xe tự động
1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh
tế Việt Nam, số lượng phương tiện giao thông đã tăng một cách nhanh chóng.
Phương tiện cá nhân tăng lên, đòi hỏi việc xây dựng các đỗ xe cũng như yêu
cầu các bãi đỗ xe phải được tự động hóa tăng theo.
Bên cạnh đó sự tiến bộ trong công nghệ điện tử, tin học ngày nay
thực sự là một cuộc cách mạng công nghệ trên toàn thế giới. Ở nước ta
kỹ thuật điện tử - tin học đã được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự
động, đặc biệt là kỹ thuật vi xử lý. Hiện nay người ta đã sản xuất ra
những thiết bị có kết cấu nhỏ gọn dạng máy tính mà bên trong có chứa bộ
vi xử lý và có thể lập trình được. Đó chính là các thiết bị điều khiển có
lập trình "Programmable Logic Controller" viết tắt là PLC. So với quá trình
điều khiển bằng mạch điện thông thường thì PLC có nhiều ưu điểm hơn hẳn,
chẳng hạn như: Kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt,
dễ dàng thay đổi công nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình điều
khiển, được ứng dụng trong phạm vi rộng, độ tin cậy cao.
Có rất nhiều các hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình với nhiều loại và
khả năng ứng dụng khác nhau. Trong bản đồ án này em đi sâu vào tìm hiểu,
nghiên cứu, sử dụng PLC CPM1A để thiết kế mô hình bãi đỗ xe tự động.
Nội dung bản đồ án gồm các phần như sau:
Chương I: Giới thiệu chung bãi đỗ xe
Chương II: Giới thiệu chung về PLC và phần mềm lập trình Syswin
Chương III: Ứng dụng PLC CPM 1A xây dựng mô hình điều khiển bãi đỗ xe
tự động.
Kết luận: Tóm tắt các kết quả đã đạt được, đồng thời phân tích mặt tồn tại và
đề xuất hướng phát triển của đồ án.

Thời gian qua, tất cả các địa phương ra quân triển khai mạnh mẽ tháng
ATGT nhưng tình hình TTATGT trên địa bàn cả nước vẫn diễn biến rất phức
tạp. Theo thống kê của Cục CSGT đường bộ- đường sắt và Uỷ ban ATGT
Quốc gia, tính đến hết tháng 9, cả nước đã xảy ra tới 10.518 vụ TNGT làm
9.510 người chết và 10.700 người bị thương. Điều này dẫn đến hậu quả về
kinh tế và gánh nặng cho xã hội là rất lớn.
Theo số liệu thống kê mới nhất, có tới 50% số người tham gia giao
thông không dùng đèn báo khi chuyển hướng, 85% không dùng còi đúng quy
3
định, 70% không dùng phanh tay, 90% không sử dụng đúng đèn chiếu sáng
xa, gần và 72% không đội mũ bảo hiểm khi ngồi trên mô tô trên những tuyến
đường bắt buộc. Ngoài ra, tình trạng vượt đèn đỏ, uống rượu bia say, chở quá
tải, quá tốc độ trong thời gian qua vẫn luôn ở mức báo động và rất khó kiểm
soát.
Hình 1.1: Tình hình ùn tắc giao thong tại các thành phố ở Việt Nam
1.2 Khái niệm về hệ thống bãi đỗ xe tự động
Chỉ sau khi ngành công nghiệp ô tô ra đời một thời gian ngắn, từ những
năm 20 của thế kỷ trước, hệ thống đỗ xe ô tô tự động cũng đã xuất hiện nhằm
đáp ứng nhu cầu về chỗ đỗ xe ô tô, đặc biệt ở các khu vực trung tâm, siêu đô
thị;
Hệ thống đỗ xe tự động nếu trước đây chỉ hiện diện tại các nước Bắc
Mỹ, Tây Âu thì đến nay chúng đã trở thành một phần không thể thiếu trong
giao thông công cộng ở các nước đang phát triển.Về mặt công nghệ, ngày nay
toàn bộ quá trình sắp xếp chỗ đỗ xe, quản lý thời gian lưu bãi hoàn toàn thực
hiện bằng công nghệ điều khiển học.Trạm đỗ xe tự động không chỉ được lắp
đặt như những công trình nổi, mà còn được thi công ngầm trong lòng đất, dưới
lòng sông.Đối với tầng lớp công dân tại các đô thị lớn của Việt Nam hiện nay,
khả năng tài chính không còn là vấn đề lớn mà đôi khi bài toán về chỗ đỗ xe
mới là trở lực ngăn cản họ sở hữu một chiếc ôtô riêng.
4

các pallet theo một vòng chòn khép kín ( pallet có thể dịch chuyển theo 2
phương nằm ngang trên 1 tầng)
-Cơ cấu chấp hành xếp vào/lấy ra khá đơn giản theo nguyên tắc “ăn
khớp” truyền lực giữa các pallet với nhau
Ưu điểm :
Hệ thống này cho hệ số sử dung diện tích khá cao (>80%) thường sử
dung cho bãi đỗ ngầm và nổi tòa cao ốc .
Nhược điểm của hệ thống này là giới hạn diện tích sử dụng, chi phí năng lượng
riêng lớn
-Rộng:13m
-Dài: 30-35m
-Cao:10-15m
-Số lượng: 120- 160 vị trí đỗ/1hệ thống
6
Hình 1.3: Bãi đỗ xe tại Nga
7
1.3.3 Hệ thống thang nâng-quay vòng tầng
Thang nâng ở đây thuộc loại xích tải (Kiểu thang cuốn) nó có thể nâng/hạ
pallet liên tục theo vòng tròn đứng
Việc dịch chuyển trên mỗi tầng được thực hiện nhờ cơ cấu đấy kéo chuỗi
pallet theo từng nhịp (mỗi bước dich chuyển bằng chiều rộng của pallet). Mỗi
đường vận chuyển có 1 bộ truyền động riêng.
Truyền lực giữa pallet với nhau bằng liên kết khớp nối. Khi thang cuốn
chịch chuyển thì khớp liên kết giữa pallet tự phân khai ra khỏi chuỗi.
Đường lưu chuyển của hệ thống này được thiết lập nhờ kết hợp truyền
động chịch chuyển ngang của cả và thang nâng ở 2 đầu. Đườn chuyển động là
vòng chuyển động ngược chiều khép kín giữa tầng này với tầng khác qua 2
đầu thang cuốn
Ưu điểm :
Hệ thống này sử dung tối đa không gian lưu trữ trong diện tích hẹp. Hệ

thẳng đứng
Cơ cấu chấp hành thường dung dạng móc kéo chịch chuyển pllet vào/ra
vị trí lưu đỗ. Truyền động cho cơ cấu này nhờ 1 bộ truyền xích.
Ưu điểm :
-Hệ thống này có kết cấu và điều khiển đơn giản, thường sử dung cho bãi
đỗ kiểu ngầm và tháp cao.
-Tốc độ xử lý cao và ổn định
Bãi đỗ đáp úng mọi nhu cầu sử dụng và đạt hiệu quả kinh tế cao
Nhược điểm: Do có chiều cao lớn khó khăn cho công tác phong chống
cháy nổ
-Hệ số sử dung diện tích cao (k= 66 -80%)
-Diện tích mặt bằng: 13m x 6,5m Hoặc 18x6,5m
-Cao: 20-30m
10
-Số chứa:30-80 vi trí đỗ
Hình 1.6: Bãi đỗ xe ở Beclin
1.3.6 Hệ thống nâng hạ- dịch chuyển
Hệ thống này dùng cáp treo nâng hạ 3/4 vị trí đỗ/ 1 bộ truyền động cáp
treo.
Ưu điểm: Hệ thống này điều kiển dơn giản, tời gian xuất/nhập nhỏ, hệ số
sử dụng diện tích cao. Hệ thống này hích hợp cho bãi đỗ công cộng.
Nhược điểm: Hệ thống này rất hạn chế về chiều cao không gian sử dụng.
Kích thước 1 modul:
11
-Rộng: 6m
-Cao:6m-8m
-Dài: 15-20m
-Số vị trí đỗ:15-20
-Hệ số sử dụng diện tích:85%
Hình 1.7: Hệ thống nâng hạ- dịch chuyển

khiển, PLC thực chất là một Modull hoá của quá trình điều khiển thiết bị bằng
vi mạch (IC). Về mặt cấu trúc PLC được thiết kế dựa trên những nguyên tắc
kiến trúc máy tính. Nó chính là một máy tính công nghiệp để thực hiện một
dãy quá trình sản xuất và thường gắn ngay tại nơi sản xuất để thuận tiện cho
việc vận hành và theo dõi.
- Hiện nay trên thế giới PLC được sản xuất rất đa dạng về chủng loại, do các
hãng sản xuất như: Mitsubisi, Omron, Siements, Fefaus…
2.1.2. Lịch sử phát triển của PLC.
- Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ và yêu cầu tự động hoá trong
công nghiệp ngày càng cao, công nghệ sản xuất ngày càng phức tạp, đòi hỏi
độ chính xác cao, tạo năng suất trong lao động sản xuất. Để đáp ứng được yêu
cầu đó lĩnh vực điều khiển cũng phát triển không ngừng để nghiên cứu và tìm
ra được các phương pháp điều khiển mang tính đột phá.
- Trong những năm 60 điều khiển logic điện tử là các thiết bị đóng cắt điện từ
như: Rơle, công tắc tơ kết hợp với các bộ cảm biến, các đèn, công tắc Các
khí cụ này nối lại với nhau theo một mạch điện cụ thể để thực hiện một yêu
cầu công nghệ nhất định. Các thiết bị này được nối vĩnh viễn với nhau nên
việc lắp đặt đi dây mất nhiều thời gian. Khi muốn thay đổi nhiệm vụ điều
khiển thì phải tháo bỏ và đi dây lại toàn bộ. Vì vậy mà khó thay đổi công nghệ
và trong sửa chữa, chiếm nhiều diện tích. Đối với những công nghệ phức tạp
thì hiệu quả, độ tin cậy không cao và rất tốn kém. Tuổi thọ của thiết bị thấp.
- Từ những nhược điểm của việc sử dụng hệ thống điều khiển nối cứng có tiếp
điểm. Để khắc phục nó đến những năm 70 - 80 người ta tìm ra được các phần
tử thay thế. Đó là sự ra đời của điều khiển logic không tiếp điểm, là ứng dụng
các thiết bị bán dẫn vi mạch OR, AND, NOT, kết hợp với các bộ cảm biến,
15
các đèn, công tắc và chúng cũng được nối với nhau theo một sơ đồ công
nghệ cụ thể để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất định.
- So với các điều khiển nối cứng có tiếp điểm thì nó có độ tin cậy cao hơn,
hiệu quả hơn, diện tích công nghệ thu gọn hơn nhưng do các thiết bị bán dẫn

con người tạo ra chứ không phải bằng dây nối như các hệ thống điều khiển nối
cứng, do đó PLC có những ưu điểm sau:
- Dễ dàng thay đổi công nghệ cũng như nội dung chương trình thông qua việc
lập trình.
- Độ tin cậy của hệ thống cao.
- Tốc độ xử lý của PLC khá cao.
- Tiêu tốn ít năng nượng.
- Xử lý sự cố dễ và nhanh chóng do chỉ cần thay đổi lại chương trình khi PLC
báo lỗi chứ không cần phải kiểm tra trên toàn hệ thống.
- Đấu nối các thiết bị PLC đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt công trình.
- Kết cấu mạch nhỏ gọn, giảm được kích thước định hình.
- Được ứng dụng điều khiển với phạm vi rộng trong toàn bộ các ngành công
nghiệp.
- Dễ dàng thiết lập sự trao đổi thông tin với các PLC khác và các máy tính
PLC thông qua cổng kết nối.
- Việc lập trình đơn giản nhờ có sự trợ giúp của các phần mền chuyên dụng
cũng như sự trợ giúp của các bộ lập trình.
- Sử dụng PLC trong những hệ thống điều khiển phức tạp sẽ cho hiệu quả kinh
tế cao hơn, giá thành hạ so với các phương pháp khác.
- Thích ứng trong môi trường khắc nghiệt: nhiệt độ, độ ẩm, điện áp dao động,
tiếng ồn.
* Nhược điểm:
- Việc thiết kế, sửa chữa chương trình cho PLC đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ
biết lĩnh vực tin học, cần phải có quá trình đào tạo.
- Giá thành của một hệ thống tương đối cao.
2.1.5. Ngôn ngữ lập trình cho PLC.
Để biểu diễn chương trình điều khiển trên PLC có 3 phương pháp biểu
diễn chính là:
- Sơ đồ bậc thang LAD (Ladder Diagram).
- Lưu đồ hệ thống điều khiền CSF (Control System Flowchart).

X
010.00
Bắt đầu một chương trình bao giờ cũng là lệnh nạp địa chỉ một tiếp điểm nào
đó. Sau đó là nội dung chương trình và kêt thúc chương trình bằng lệnh END
(01).
Ví dụ: Biểu diễn sơ đồ trên bằng phương pháp STL (CPM1):
2.1.6. Biểu diễn các đại lượng trong PLC.
Các hệ đếm sử dụng trong PLC gồm có:
- Hệ nhị phân (hệ 2).
- Hệ thập phân (hệ 10).
- Hệ thập lục (hay hệ Hexa- hệ 16).
* Hệ nhị phân (hay hệ 2 - Binary (bin)).
Là hệ đếm sử dụng 2 con số 0 và 1 (gọi là bít) để biểu diễn tất cả các đại
lượng và các con số. Tất cả các đại lượng bên trong PLC đều ở trạng thái nhị
phân.
* Hệ thập phân (hay là hệ 10 - decimal (DEC)).
Là hệ đếm thông thường và sử dụng 10 chữ số 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 để biểu
diễn các con số. Hay thập phân còn kết hợp với hệ nhị phân để biểu gọi là
BCD (Binary Coded Decimal).
* Hệ thập lục (hay hệ 16 - Hexadecimal - HEX.).
Là hệ đếm sử dụng 16 ký tự là 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 và A B C D E F (trong
đó có 10 chữ số từ 0-9 và các chữ số từ A đến F).
* Cách biểu diễn các đại lượng bên trong PLC.
Khi biểu diễn các con số theo các hệ đếm khác nhau. Để phân biệt người
ta thường thêm các chữ BIN (hoặc số 2) BCD hay HEX (hoặc H) vào các con
số.
19
LD
OR
AND NOT

8 8 1 0 0 0
9 9 1 0 0 1
A A 1 0 1 0
B B 1 0 1 1
C C 1 1 0 0
D D 1 1 0 1
E E 1 1 1 0
F F 1 1 1 1
2.1.7. Cấu trúc phần cứng của PLC.
PLC gồm 4 khối chức năng cơ bản như hình 2-1:
- Bộ Xử lý trung tâm CPU.
- Bộ nhớ chương trình (Program Memory).
- Khối vào ra (In, out, put Block).
- Khối nguồn cung cấp (Power Supply).
INPUT DRIVES
OUTPUT DS
20
Power
Supply
Memory
area
Output
area
Input
area
CPU
Hình 2.1. Cấu trúc cơ bản phần cứng của PLC
Trạng thái đầu vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm. PLC
thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua các trạng
thái ngõ ra cập nhật và lưu vào bộ nhớ đệm. Sau đó trạng thái ngõ ra trong bộ

PLC với các mạch công suất bên ngoài kích hoạt các cơ cấu tác động. Nó thực
hiện chuyển đổi các mức điện áp tín hiệu và cách ly, tuy nhiên khối vào ra cho
phép PLC kết nối trực tiếp với các cơ cấu tác động có công suất cỡ 2A trở
xuống, không cần các mạch công suất trung gian hay rơ le trung gian.
Căn cứ vào nhiệm vụ có thể ghép vào PLC những Module vào/ ra khác nhau
như:
- Module vào/ra số, tương tự.
- Module vào, ra thuyết minh.
- Bộ xử lý giao tiếp.
Module vào/ ra số tương tự: là những Module vào/ra số phục vụ cho việc
giải quyết những vấn đề điều khiển đơn giản mà trạng thái tín hiệu chỉ là "0" và
"1".
Trong những trường hợp khác, trạng thái tín hiệu là tương tự thì ta cần
Module vào/ra là tương tự đó phục vụ quá trình xử lý.
Module vào làm nhiệm vụ biến đổi các tín hiệu ở đầu vào thành tín hiệu
chuẩn để đưa vào bên trong PLC.
Module ra biến đổi các tín hiệu bên trong PLC thành tín hiệu phù hợp để
đưa ra ngoài.
Bộ xử lý giao tiếp: Có nhiệm vụ quản lý sự trao đổi qua lại giữa các PLC
và các thiết bị khác như máy in, máy tính PL và các PLC khác.
Các bộ xử lý giao tiếp có thể thiết lập phương thức điểm nối từ PLC tới
các thiết bị khác hoặc có thể nối PLC vào mạng LAN.
Sự cần thiết phải lập trình cho hoạt động của các bộ xử lý giao tiếp tuỳ
thuộc vào từng loại CPU.
Module vào/ra thông minh: Được sử dụng để giải quyết những vấn đề về
dạng tín hiệu nảy sinh trong thực tế với yêu cầu giải quyết nhanh chóng và
22
liên tục. Hoạt động của Module vào/ra thông minh tương đối độc lập và rộng
với CPU của PLC.
Những loại Module vào/ra thông minh với từng cặp PLC khác nhau

Bảng 2.2: Các đèn chỉ thị trạng thái của PLC
Đèn trạng thái Chức năng
POWE Bật PLC đang được cấp điện bình thường
Tắt PLC không được cấp điện
RUN
(Màu xanh)
Bật
PLC đang hoạt động ở chế độ RUN hay
MONITOR
Tắt PLC đang chạy ở chế độ PROGRAM
ERR/ALM
(đỏ)
Sáng PLC gặp lỗi nghiêm trọng (LPC ngừng chạy)
Nhấp nháy
PLC gặp lỗi không nghiêmtrọng (PLC
tiếp tục chạy ở chế độ RUN)
Tắt PLC hoạt động bình thường không có lỗi
COMM
(Da cam)
Sáng
Dữ liệu đang được truyền qua cổng
Peripheral
Tắt
Không có trao đổi dữ liệu giữa PLC và thiết bị
ngoài qua cổng Perpheral Port
- Các đèn chỉ thị trạng thái đầu vào/ ra của PLC (Input/Output Indicator) đèn
nét trong nhóm này sáng khi đầu vào/ra tương ứng lên ON. Khi gặp sự cố
trầm trọng các đèn sẽ thay đổi như sau:
- Khi có lỗi CPU hay lỗi với BUS vào/ra (CPU Error,I/O BUS Error) các đèn
nét đầu sẽ tắt.

LAD STL
000.00
LD 000.00