Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi


Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi


Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT
của Mitsubishi.
Sinh viên thực hiện:
Số thẻ SV:

Nguyễn Phạm Hoàng Lân – Phạm Doãn Trung
105130269 - 105130295

Lớp: 13TDH1

Đề tài tốt nghiệp của nhóm em là thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động,
sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi.
Hệ thống gồm một PLC Mitsubishi FX1N-40MT, sáu động cơ DC, một động cơ
Servo, hai máy bơm, một quạt làm khô, bốn cảm biến cùng các dụng cụ khác cần cho
một quá trình rửa xe (băng tải, dây đai truyền chuyển động, vật liệu lau xe, .…). Ngoài
ra, hệ thống còn có một mạch vi điều khiển Arduino Uno điều khiển động cơ Servo
nâng hạ cơ cấu chổi lau mui xe.
Đề tài tập trung vào tìm hiểu cấu trúc của một hệ thống rửa xe tự động và cách
sử dụng PLC để điều khiển toàn bộ một hệ thống.



1. Tên đề tài đồ án:
THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG RỬA XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC
FX1N-40MT CỦA MITSUBISHI.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
……………………………………..……………………………………………..……...
...…………………………………………………………………………………………
…..………………………………….…..………………………..………………………
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
a. Phần chung:
TT
Họ tên sinh viên
Nội dung
1
2

PHẠM DOÃN TRUNG
NGUYỄN PHẠM HOÀNG
LÂN

Tìm hiểu tổng quan hệ thống rửa xe
Thi công lắp ráp mô hình

b. Phần riêng:
TT
1

Họ tên sinh viên
PHẠM DOÃN TRUNG



Họ tên sinh viên

Nội dung

6. Họ tên người hướng dẫn:

T.S NGUYỄN QUỐC ĐỊNH

7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
8. Ngày hoàn thành đồ án:

Phần/ Nội dung:
Theo sát mọi giai đoạn trong suốt quá
trình làm đồ án.
Đóng góp ý tưởng để đồ án hoàn thiện
hơn.
Cung cấp một số tài liệu trang mạng hữu
ích.

06/02/2018.
17/05/2018.

Trưởng Bộ môn……………………….

Đà Nẵng, ngày
tháng năm 2018
Người hướng dẫn




Chúng em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp được xây dựng trên quá trình nghiên
cứu, tích lũy kiến thức trong 5 năm học tại trường cũng như quá trình khảo sát thực tế,
không sao chép của bất kỳ một đề tài học thuật khác.
Sinh viên thực hiện


Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI……………………………………………2
1.1
Lý do chọn đề tài…………………………………………………………....…2
1.1.1
Tình hình hiện nay……………………………………………………….2
1.1.2
Những vấn đề mà hệ thống rửa xe tự động đối mặt……………………..4
1.2
Tổng quan về hệ thống rửa xe tự động………………………………………5
1.2.1
Các phương pháp rửa xe ô tô hiện nay…………………………………..5
1.2.2
Cấu trúc cơ bản của một hệ thống rửa xe tự động trong thực tế………...6
1.2.3
Quy trình hoạt động của hệ thống rửa xe tự động……………………….6
1.3
Một số hệ thống rửa xe tự động ở nước ta và trên thế giới……..………….7
1.3.1
1.3.2


3.1.4
3.1.5
3.1.6
3.1.7

PLC Mitsubishi FX1N-40MT………………………………………….19
Động cơ DC…………………………………………………………….22
Relay trung gian 12VDC ………………………………………………24
Bộ phận điều khiển chổi lau trần và mui xe...........................................25
Máy bơm…………………………………………………………….....27
Cảm biến…………….…………………………………………………28
Hệ thống băng chuyền ...........................................................................28

3.1.8
Hệ thống làm khô………………………………………………………29
3.1.9
Hệ thống chổi lau xe ………………………..…………………………29
3.1.10
Nguồn………………………………………………………………..…29
3.2
Mạch động lực và mạch điều khiển……………………………………...…31
3.2.1

Sơ đồ nguyên lý mạch động lực của hệ thống…………………………31


Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi

3.2.2
3.2.3


TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………...44
PHỤ LỤC…………………………………………………………………….………45
A

Chương trình phần mềm điều khiển PLC.......................................................45

B

Chương trình phần mềm điều khiển Arduino……………………………....48


Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi

DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH
Bảng 1.1 Lượng xe bán ra từ năm 2013 đến năm 2017………………………………..2
Bảng 1.2 Chi phí vận hành ô tô trong một tháng……………………………………….4
Bảng 1.3 Thông số kĩ thuật của hệ thống rửa xe tự động GO & GO…………………..8
Bảng 1.4 Thông số kĩ thuật của ZD – W300……………….…………………………..9
Bảng 1.5 Thông số kĩ thuật của CT – 919D ………………………………………….10
Bảng 1.6 Thông số kĩ thuật của ZD – W900………………………………………….11
Bảng 1.7 Thông số kĩ thuật của CB 1/28 Karcher ……………………………………12
Bảng 3.1 Các thông số kĩ thuật của Arduino………………………………………….26
Bảng 3.2 Phân công vào ra của hệ thống……………………………………………...34

Hình 1.1 Sản lượng ô tô và xe máy hoạt động hằng năm của Việt Nam………………2
Hình 1.2 Doanh số ô tô hằng tháng của thị trường Việt Nam trong năm 2017………..3
Hình 1.3 Nước thải do hoạt động rửa xe ………………………………………………5
Hình 1.4 Các phương pháp rửa xe……………………………………………………...5
Hình 1.5 Cấu trúc hệ thống rửa xe trong thực tế……………………………………….6

Hình 3.19 Sơ đồ nối dây toàn bộ hệ thống……………………………………………34
Hình 3.20 Mô hình tổng thể hệ thống ……………………………………………..….35
Hình 3.21 Mô hình cả hệ thống thiết kế 3D bằng phần mềm Onshape……………....36
Hình 3.22 Bàn……………………………………………………………………..…..36
Hình 3.23 Hệ thống chổi lau quay dọc…………………………………………..…....37
Hình 3.24 Hệ thống chổi lau quay ngang…………………………………………..…37
Hình 3.25 Hệ thống chổi lau bánh xe……………………………………………..…..38
Hình 3.26 Mô hình thực tế………………………………………………………..…..39
Hình 3.27 Hình chiếu bằng của mô hình …………………………………………….40
Hình 3.28 Hình chiếu đứng của mô hình……………………………………………..41
Hình 3.29 Hình chiếu đứng của mô cạnh……………………………………………..41


Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Mô tả

PLC

Programmable Logic Controller

CPU

Central Processing Unit

STL



Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi

MỞ ĐẦU

Ngày này, công nghệ phát triển với tốc độ chóng mặt và lan tỏa đến tất cả lĩnh
vực, từ nông nghiệp, công nghiệp, vũ khí đến công nghệ vũ trụ. Rất nhiều máy móc
hiện đại, thiết bị tự động, hệ thống thông minh ra đời giúp con người đạt được những
điều tưởng chừng là không thể. Trong số đó, các hệ thống tự động là phổ biến hơn cả
vì chúng giúp giải phóng sức lao động của con người cũng như khắc phục được những
hạn chế như độ chính xác, năng suất lao động … mà một hệ thống sử dụng nhân công
khó lòng đạt được ở mức cao nhất. Việt Nam đang trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện
đại hóa đất nước thì không thể thiếu những hệ thống như thế này. Một trong những hệ
thống đơn giản nhưng không kém phần hiệu quả và ngày càng có ảnh hưởng lớn hơn ở
nước ta đó là HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG.
HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG đã ra đời từ rất sớm ở các nước phương Tây
và ngày càng phổ biến ở khắp nơi trên thế giới. Ở Việt Nam cũng đã có rất nhiều
doanh nghiệp đi tiên phong trong lĩnh vực này, có thể kể đến Automatic Car Wash Go
& Go, công ty Tân Minh Giang… cùng rất nhiều cửa hàng nhỏ lẻ ở khắp các tỉnh
thành trên cả nước. Tuy nhiên, do một số đặc điểm khác biệt về thời tiết, địa hình cũng
như những hạn chế về mặt kỹ thuật mà các HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG vẫn
chưa thực sự phát triển mạnh mẽ ở nước ta. Nhận thấy điều đó, nhóm chúng em đã tiến
hành nghiên cứu về các điểm mạnh đồng thời tập trung khắc phục các nhược điểm để
trong phạm vi nào đó xây dựng một HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG vượt trội hơn.
Sau thời gian nghiên cứu các tài liệu và khảo sát các hệ thống rửa xe tự động đã
có, chúng em xây dựng đồ án gồm bốn chương:
-

Chương 1: Tổng quan về đề tài.

triệu xe .Đến năm 2013, con số này đã đạt 1,5 triệu xe .

Hình Error! No text of specified style in document..1 Số lượng ô tô và xe máy hoạt
động hàng năm của Việt Nam.
Sự tăng trưởng số lượng xe ô tô ở trên là do sức tiêu thụ ngày càng mạnh của
người Việt. Theo số liệu của Cục thống kê:
Bảng Error! No text of specified style in document..1 Lượng xe bán ra tại Việt Nam
từ 2013-2017.
Năm

Số lượng xe bán ra tại Việt Nam

Tốc độ tăng trưởng

(Chiếc)

(%)

2013

110.000

19

2014

158.000

43


kê như sau:

Hình Error! No text of specified style in document..2 Doanh số ô tô hàng tháng của
thị trường Việt Nam trong năm 2017.
Nếu so với các nước trong cùng khu vực thì lượng tiêu thụ ô tô ở các nước
Đông Nam Á khác cũng không thể “bì” được với Việt Nam. Trong khi tình hình ở các
thị trường lớn như Thái Lan, Indonesia, Malaysia đều rất ảm đạm thì ở Việt Nam lại
cực kì sáng sủa. Năm 2017, mặc dù có chút sụt giảm so với năm 2016 nhưng lượng xe
tiêu thụ ở nước ta vẫn rất lớn.
Giải thích cho sự tăng trưởng mạnh mẽ trên thì nền kinh tế tăng trưởng là lý do
rõ ràng nhất. Đời sống người dân ngày càng cao nên việc mua một phương tiện đi lại
có giá hàng trăm triệu không còn là vấn đề quá lớn. Từ đó, nhu cầu rửa xe cũng không
ngừng tăng lên và các hệ thống thủ công sẽ khó lòng đáp ứng được nhu cầu ngày càng
cao như vậy. Chính vì lẽ đó, rửa xe tự động sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai
và nếu được khai thác một cách có bài bản thì đó sẽ là một hướng kinh doanh rất sáng
sủa đối với các nhà đầu tư.
Xuất phát từ tình hình thực tế trên và ham muốn hiểu biết về PLC, em xin chọn
đề tài làm tốt nghiệp:”THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG RỬA XE Ô TÔ TỰ
ĐỘNG SỬ DỤNG PLC FX1N-40MT CỦA MITSUBISHI”.
SVTH: NGUYỄN PHẠM HOÀNG LÂN-PHẠM DOÃN TRUNG

GVHD: NGUYỄN QUỐC ĐỊNH

3


Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi

1.1.2 Những vấn đề mà hệ thống rửa xe tự động đối mặt.
Theo các số liệu thu thập được thì thời gian trung bình để rửa một xe của các hệ

xe.
1.2 Tổng quan về hệ thống rửa xe tự động:
1.2.1 Các phương pháp rửa xe ô tô hiện nay.
Hiện nay tại Việt Nam chúng ta hầu hết là sử dụng các phương pháp rửa xe thủ
công là chủ yếu. Tuy nhiên trong thời gian không xa với 3 phương pháp này sẽ được
đang xen nhau và đưa ra một phương án hợp lý nhất, tiết kiệm thời gian nhất, thiết bị
hiện đại nhất với trình độ kỹ thuật cao là rất cần thiết. Với sự phát triển của kinh tế
hiện nay hệ thống rửa xe ô tô tự động là rất cần thiết.

Hình Error! No text of specified style in document..4 Các phương pháp rửa xe.

SVTH: NGUYỄN PHẠM HOÀNG LÂN-PHẠM DOÃN TRUNG

GVHD: NGUYỄN QUỐC ĐỊNH

5


Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi

1.2.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống rửa xe tự động trong thực tế.

Hình 1.5 Cấu trúc hệ thống rửa xe trong thực tế
Hệ thống rửa xe trong thực tế được mô tả như trong hình 1.5 về cơ bản hệ thống
rửa xe gồm có các thành phần sau:
-

Hệ thống chổi lau: Hệ thống chổi lau này dùng để lau sạch các bụi bẩn bám vào
các bộ phận bánh xe, vành xe và mép sườn xe. Hệ thống chổi lau được thiết kế
gồm hệ thống các trục ngang và thẳng đứng được gắn với hệ thống chổi lau


6


Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi

thời lúc này hệ thống chổi quay hoạt động lau hai bánh xe trước. Tiếp đó xe được đưa
từ từ vào sâu bên trong qua dàn hệ thống chổi quay ngang và dọc để quay làm sạch bụi
bẩn từ trước lên trần và hai bên thân xe. Sau đó xe tiếp tục đi vào qua hệ thống dàn
phun nước cao áp để làm sạch bụi bẩn cũng như chất tẩy. Tiếp tục qua hệ thống chổi
lau để lau khô xe và cuối cùng là qua hệ thống làm khô để làm khô các bộ phận của xe
một lần nữa.Cuối cùng là đến tay người sử dụng. Trong quá trình rửa xe thì xe được
đưa vào một cách từ từ trơn tru và dừng lại ở một số thời điểm để có thể lau chùi sạch
sẽ hơn.
1.3 Một số hệ thống rửa xe tự động ở nước ta và trên thế giới.
1.3.1 Hệ thống rửa xe tự động GO & GO.
Dưới đây là điển hình của một trạm hệ thống rửa xe ô tô tự động ở Quận 2,
Thành phố Hồ Chí Minh. Nơi đây không những rửa xe mà còn chuyên lắp đặt và bảo
trì bảo hành hệ thống rửa xe tự động.

Hình Error! No text of specified style in document..6 Lắp đặt hệ thống rửa xe
ô tô tự động tại Việt Nam.
SVTH: NGUYỄN PHẠM HOÀNG LÂN-PHẠM DOÃN TRUNG

GVHD: NGUYỄN QUỐC ĐỊNH

7


Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi


Hệ thống đếm xe tự động

Có sẵn

Hệ thống đường ray

Có sẵn

Bơm phun nước áp lực cao

Có sẵn

Hệ thống vòi phun lắc

16 vòi

Hệ thống phun bọt tuyết

Có sẵn

Hệ thống thổi khô

Có sẵn

Điện áp

220V hoặc 380V

Hệ thống xịt gầm


Kích thước

2,5 m x 3,7 m x 3,3 m ( L x W x H )

Trọng lượng thiết bị

2,8 tấn

Kích thước hệ thống rửa xe

6,5 m x 2 m x 2,2 m ( L x W x H )

Chiều dài đường ray

10000 mm

Chiều rộng của hai ray

3340 mm

Thời gian rửa xe

4,5-6 phút /xe

Tiêu thụ nước

80-100 lít/xe

Điện áp hoạt động

Chổi quay

2 bên hông, 1 nóc xe, 2 bánh xe

Vòi phun

Phun xoay tự động áp lực cao

Truyền chuyển động

Thủy lực, điện, khí hoặc bằng xích

Hệ thống sấy khô

Bằng khí nén

Công suất

8 kW

Tiêu thụ nước

360 lít/xe

Tiêu thụ điện

0,2 kWh/ xe

Thời gian rửa xe



Tốc độ băng truyền

5-6 mét/phút

Lượng xe rửa tối đa

60-80 xe/giờ

Tiêu thụ nước

100-120 lít/xe

Điện áp hoạt động

380V, 50Hz, 3 pha, 45 kW

Sử dụng khí nén

5-8 bar

SVTH: NGUYỄN PHẠM HOÀNG LÂN-PHẠM DOÃN TRUNG

GVHD: NGUYỄN QUỐC ĐỊNH

12


Thiết kế mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động sử dụng PLC FX1N-40MT của Mitsubishi


Nguồn điện

3P, 400 V, 50 Hz

Tốc độ di chuyển băng chuyền

0 – 20 mét/phút

Thời gian rửa xe

4 phút/xe

Đặc điểm chung của các mô hình trên là đều dùng điện một chiều, chi phí đầu tư từ
khoảng 600 triệu trở lên đối với mặt hàng do Trung Quốc sản xuất. Còn riêng trong
nước ta cũng tầm 400 triệu trở lên.
1.4 Mục tiêu thực hiện đề tài.

SVTH: NGUYỄN PHẠM HOÀNG LÂN-PHẠM DOÃN TRUNG

GVHD: NGUYỄN QUỐC ĐỊNH

13