TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

LÊ VĂN QUÂN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG

KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA

TP. HỒ CHÍ MINH, 2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

LÊ VĂN QUÂN – 41102748

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG

KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA


Nguyễn Đình Lâm

41101779

TS. Lương Văn Lăng

Đánh giá Luận văn
1. Về cuốn báo cáo:
Số trang

____________

Số chương

____________

____________

Số hình vẽ

____________

Số tài liệu tham khảo ____________

Sản phẩm

____________

Số bảng số liệu


TP. HCM, ngày….tháng…..năm 2015

NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
Tên luận văn:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG
Nhóm Sinh viên thực hiện:

Cán bộ phản biện:

Lê Văn Quân

41102748

Nguyễn Đình Lâm

41101779

Đánh giá Luận văn
5. Về cuốn báo cáo:
Số trang

____________

Số chương

____________

____________



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

TP. HCM, ngày….tháng…..năm 2015

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT
TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG
Cán bộ hướng dẫn: TS. Lương Văn Lăng
Thời gian thực hiện: Từ ngày………………..đến ngày……………
Sinh viên thực hiện:
Lê Văn Quân – 41102748
Nguyễn Đình Lâm – 41101779


Nội dung đề tài:
Mục tiêu, phạm vi, đối tượng:
Ứng dụng tự động hóa vào hệ thống bãi giữ xe ô tô

-

Xây dựng giao diện thân thiện người dùng
Phương pháp thực hiện:

Xây dựng thuật toán điều khiển với TIA PORTAL v13

-

Viết chương trình điều khiển PLC S7-1200 và thiết kế giao diện giám sát WinCC

-

Kết hợp chạy thực tế trên mô hình

-

Viết báo cáo

Lê Văn Quân:
-

Thi công lắp ráp mô hình cơ khí

-

Xây dựng thuật toán điều khiển trên nền C#

-

Viết chương trình xử lý quét thẻ từ RFID

-

Viết chương trình xử lý nhận dạng biển số xe


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa
Tp.HCM, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Điện- điện tử và bộ môn Tư động hóa
đã tận tình và hết lòng truyền đạt những kiến thức cho chúng em trong suốt
quãng thời gian chúng em học tập tại trường.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS. Lương Văn Lăng.
Người thầy đã hết lòng giúp đỡ và theo sát chúng em trong quá trình thực hiện
và hoàn thành luận văn này.
Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp DD11TD12-34.
Những người bạn đã cùng học và giúp đỡ lẫn nhau trong suốt quá trình học tập
và luận văn cuối khóa.
Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy phản biện và các thầy
trong hội động bảo vệ luận văn đã dành thời gian để nhận xét và giúp đỡ chúng
em trong quá trình bảo vệ luận văn.
Cuối lời, chúng em xin gửi lời chúc sức khỏe đến các thầy cô Trường Đại
Học Bách Khoa Tp.HCM, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Điện- điện tử và bộ
môn Tư động hóa.

Tp.HCM, ngày …. tháng …. năm 2015
Sinh viên

Lê Văn Quân
Nguyễn Đình Lâm


MỤC LỤC

4.1: Thiết kế mô hình Solidworks 3D
Hình 4.2: Mô hình thực tế



DANH MỤC BẢNG
4.1: Các thông số lệnh CTRL_PWM


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
1. ATS

Automatic Transfer Switch

2. HMI

Human Machine Interface

3. OPC

OLE for Process Control

4. PC

Personal Computer

5. PLC

Programmable Logic Controller

6. PWM

Pulse Width Modulation


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Với mục đích đưa ra giải pháp giải quyết tình trạng thiếu bãi đỗ xe tại các
thành phố lớn như thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội. Tại các thành phố lớn, việc
đáp ứng yêu cầu về đất đai ngày càng không khả thi. Do đó, yêu cầu thực tế cần
có các nhà đậu xe hiện đại có hiệu suất sử dụng không gian tối đa, an toàn và
mang lại lợi ích cho xã hội, đề tài: “Thiết kế và thi công mô hình bãi giữ xe ô tô tự
động” được chọn. Dựa trên những phân tích tối ưu về đặc điểm kỹ thuật, công
nghệ chế tạo, khả năng ứng dụng, mức độ khả thi và xem xét đến kinh tế.
Nội dung thực hiện đề tài bao gồm các vấn đề chính như sau:
• Phần mô hình:
-

Giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động.

-

Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống cơ khí.
• Phần điều khiển:

-

Động cơ DC 24V và mạch điều khiển.

-

Bộ điều khiển lập trình PLC S7-1200.

-


và tai nạn giao thông xảy ra liên tục. Sự mọc lên hàng ngàn chung cư hay
building cao cấp tại các thành phố lớn như thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội đòi
hỏi một lượng lớn các bãi giữ xe ôtô.
Chính vì vấn đề bất cập đó mà các cơ quan chức năng có liên quan đưa ra
nhiều hướng giải quyết khác nhau như mở rộng đường, qui định giờ đỗ xe, hay có
nhiều điểm đổ xe mới được tạo ra. Nhưng tất cả chỉ là biện pháp tạm thời nhằm
đáp ứng những nhu cầu cấp bách. Đặc biệt, trong các hệ thống giữ xe ôtô hiện tại
tại các thành phố lớn vẫn còn thô sơ, chiếm một diện tích lớn, chưa ứng dụng
những kỹ thuật hiện đại vào trong hệ thống. Vì vậy,với mục đích cải thiện và giải
quyết vấn đề mà cộng đồng xã hội đã và đang quan tâm, đề tài “ Thiết kế và thi
công mô hình bãi giữ xe ô tô tự động” đưa ra hướng giải quyết tốt nhất thời điểm
này. Đề tài này tối ưu hóa được diện tích, ứng dụng những kỹ thuật tiên tiến.

16


Chương 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. Tính cấp thiết của luận văn
Cùng với sự phát triển của một nền kinh tế năng động đòi hỏi một nền kỹ
thuật công nghệ cũng phải phát triển, đáp ứng kịp thời và đầy đủ những nhu cầu
cần thiết của sự phát triển đó. Điều này được thể hiện qua thực trạng tình hình
phương tiện giao thông ở nước ta, “Theo số liệu thống kê sơ bộ của Tổng cục Hải
quan, nhập khẩu ô tô nguyên chiếc vào Việt Nam: Trung Quốc là thị trường chính
chính cung cấp trong 7 tháng/ 2015 với hơn 18 nghìn chiếc, tăng mạnh 204%;
tiếp theo là Hàn Quốc: 14,2 nghìn chiếc, tăng 54,3%; Thái Lan: 12,1 nghìn chiếc;
tăng 99,2%; Ấn Độ: 8,5 nghìn chiếc; tăng 77,5%... so với cùng kỳ năm 2014 (theo
thống kế Hải Quan cập nhật 20/08/2015 5:00 PM). Chứng tỏ tình hình số lượng
xe ô tô ở nước ta tăng khá nhanh. Từ những số liệu trên đòi hỏi những yếu tố cơ
sở hạ tầng phải đáp ứng cho sự tăng trưởng đó, đặc biệt là vấn đề về bãi đậu xe.
Một trong những phương pháp nhằm giải quyết những khó khăn đó, việc ứng

giải quyết có tính khả thi với tình hình số lượng phương tiện giao thông gia tăng
như hiện nay, đặc biệt là ô tô.
Như vậy, sự thành công của đề tài là một điều hết sức quan trọng. Đây là đề
tài mang tính ứng dụng cao về mặt kỹ thuật, đồng thời còn mang tính kinh tế
trong tiết kiệm quỹ đất cũng như vốn đầu tư xây dựng các bãi giữ xe trong các
thành phố lớn.
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Việc nghiên cứu thành công đề tài mang lại nhiều ý nghĩa sâu sắc. Bất kỳ
một ứng dụng hay thử nghiệm nào cũng dựa trên những cơ sở lý thuyết khoa học
hay một giả định khoa học. Kết quả của đề tài một lần nữa đã đưa những ứng
dụng từ những thiết bị tự động vào trong công nghiệp xuất phát từ cơ sở lý
thuyết điều khiển tự động. Đề tài cũng cho thấy những bộ khả lập trình có thể
đưa vào các công trình tự động lớn một cách chính xác và hoàn hảo chẳng hạn từ
bộ khả trình PLC Siemens có thể lập trình điều khiển khung nâng hoạt động một
cách tinh tế. Ngoài ra, đề tài còn cho người sử dụng thấy được tính tự động hóa
cao trong kỹ thuật thông qua công nghệ quét thẻ từ, kết hợp nhận dạng biển số

18


xe, hay đến việc giám sát hoạt động của hệ thống thông qua máy vi tính. Từ đó
thấy được tính mở và hiện đại của hệ thống SCADA.
Về mặt thực tiễn, đề tài là một mô hình thực tế nhằm đưa ra hướng giải
quyết tình trạng thiếu bãi đỗ xe tại các trung tâm kinh tế ở các thành phố lớn
như Hà Nội, Hồ Chí Minh. Đồng thời, quá trình thực hiện đề tài là một quá trình
trải nghiệm thực tế hết sức bổ ích. Thông qua quá trình làm đề tài, khả năng lập
trình với PLC Siemens được vững vàng hơn, hiểu sâu hơn về các truyền thông
giữa PLC với máy tính,… và bên cạnh đó môi trường công nghiệp cũng gần gũi
hơn qua tiêu chí lựa chọn từng phương pháp thực hiện và thiết bị cụ thể.
1.4. Nhiệm vụ của luận văn


2.1.1.2.

Giải pháp “bãi giữ xe ô tô xếp chồng”

Hình 2.2: Giải pháp “bãi giữ xe ô tô xếp chồng”
Ưu điểm: hệ thống gọn nhẹ, dễ vận chuyển, lắp đặt nhanh.
Nhược điểm: Sử dụng hệ thống thủy lực hoặc động cơ để nâng tối đa bốn
ôtô xếp cạnh nhau lên một tầm cao, để dành chỗ cho những xe khác ở bên dưới.
Tuy nhiên, giải pháp này có hiệu quả kinh tế không cao, chỉ phù hợp với qui mô
nhỏ: một hoặc vài hộ gia đình. Ngoài ra, chưa có tối ưu hóa tính tự động.
2.1.1.3.

Giải pháp “bãi giữ xe ô tô tự động dạng tòa nhà hình

trụ”
Ưu điểm: diện tích lớn, số lượng xe nhiều, các pallet hoạt động lên xuống
và theo các góc nhất định giảm thiểu thời gian lấy và gửi xe, xe hoàn toàn tắt
máy nên không gây ô nhiễm khói bụi.
Nhược điểm: Để có số lượng chỗ để xe nhiều cần phải xây dựng tòa nhà
thật sự rộng và cao. Điều này tốn nhiều quỹ đất xây dựng, cũng như phần nền
móng vững chắc. Tuy nhiên, do các thành phố lớn sự đông đúc và chật chội vấn
đề diện tích đất để xây dựng là vô cùng khó khăn. Ngoài ra, yếu tố kinh tế, và đòi
hỏi về kỹ thuật công nghệ cao để xây dựng cũng gặp nhiều khó khăn.

21


Hình 2.3: Giải pháp “bãi giữ xe ô tô tự động tòa nhà dạng hình trụ”
2.1.1.4.

23


2.2. Nhiệm vụ của luận văn
2.2.1.

Tóm tắt nguyên lý hoạt động bãi giữ xe ô tô tự động

Bãi giữ xe ô tô tự động hoạt động tốt về mặt tự động hóa:
Gửi xe: Hành khách muốn gửi xe, lái xe vào vị trí In của bãi giữ xe, tắt máy
và ra ngoài. Vào lúc này, hệ thống kiểm tra lại vị trí In đã có xe chưa thông qua
cảm biến. Khi đã có xe ở vị trí In, thao tác quét thẻ mới được chấp nhận. Lúc này,
nhân viên quản lý quét thẻ từ và giao cho hành khách. Thời điểm quét thẻ xong,
hệ thống tự động:
Khung nâng di chuyển đến vị trí In, camera gắn trên khung nâng chụp
hình và nhận dạng biển số xe. Hệ thống được lập trình để đưa xe vào vị trí gần vị
trí In nhất nhằm tối ưu hóa về mặt năng lượng và thời gian. Lúc đó, hệ thống lưu
mã thẻ đã quét, biển số xe nhận được tương ứng với vị trí trong bãi trên cơ sở dữ
liệu. Tay khung nâng thực hiện đưa xe vào khung nâng, xe trong khung nâng
được xác định thông qua cảm biến trên khung nâng. Tiếp theo, khung nâng đưa
xe đến vị trí trong bãi vừa được thiết lập. Một cảm biến tại vị trí đó mong muốn
nhận được xe vào vị trí, khi xe vào đúng vị trí được xác định qua cảm biến. Lúc
này, quá trình gửi xe hòa tất.
Lấy xe: Hành khách muốn lấy xe, đưa thẻ cho nhân viên bãi giữ xe để quét.
Quét thẻ xong, hệ thống tự động:
Di chuyển khung nâng đến vị trí tương ứng với mã thẻ đã lưu trong cơ sở
dữ liệu. Camera trên khung nâng chụp hình và nhận dạng biển số xe, thực hiện so
sánh với biển số ban đầu. Nếu đúng, tay khung nâng lấy xe vào khung nâng, xe
trong khung nâng được xác định qua cảm biến gắn trên khung nâng. Xe được
khung nâng mang ra vị trí Out, tại vị trí out có cảm biến xác định đã nhận được

thiết kế phần cơ khí của các bãi giữ xe ô tô xếp tầng trong và ngoài nước. Sau
đó, tự thiết kế lại phần cơ khí của mình cho tối ưu và có hiệu quả kinh tế.

-

Quản lý xe theo mã code RFID kết hợp nhận dạng biển số xe:
 Khi xe vào, nhân viên sẽ quét thẻ từ RFID rồi đưa thẻ cho khách, lúc đó
camera chụp hình và nhận dạng biển số xe. Như vậy xe sẽ được gán mã
code cùng với biển số xe để sắp xếp một vị trí nhất định chứa xe trong
bãi. Mã code và biển số xe được lưu vào cơ sở dữ liệu SQL Server.
 Khi khách muốn lấy xe ra thì chỉ cần đưa thẻ từ cho nhân viên để nhân
viên quét thẻ, mã code dùng để xác định vị trí ô cần lấy xe, camera chụp
hình và nhận dạng biển số xe. Vị trí đó có xe với mã code cùng biển số
xe so sánh với những mã code và biển số xe đã được lưu trong cơ sở dữ
liệu SQL Server, kích hoạt chương trình lấy xe ra.

-

Xây dựng thuật toán để hệ thống ổn định, an toàn, tiết kiệm năng lượng
Ổn định, an toàn:
 Khi hệ thống đang chạy hành trình đưa xe vào/ra thì không nhận tín
hiệu đưa xe vào/ra kế tiếp cho đến khi hệ thống chạy xong để tránh

25