TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

NGUYỄN ĐÌNH LÂM

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

NGUYỄN ĐÌNH LÂM – 41101779

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


Lê Văn Quân

41102748

TS. Lương Văn Lăng

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

___________

Số chương

___________

Số bảng số liệu

___________

Số hình vẽ

___________

Số tài liệu tham khảo ___________

Sản phẩm

___________


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:

Nguyễn Đình Lâm

41101779

Lê Văn Quân

41102748

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

___________

Số chương

___________

Số bảng số liệu




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:
Nguyễn Đình Lâm – 41101779
Lê Văn Quân – 41102748
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


-

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

3. …………………………………………. – Ủy viên.


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

Nguyễn Đình Lâm
Lê Văn Quân


MỤC LỤC
TÓM TẮT LUẬN VĂN .......................................................................................................................1


2.2.3.

Phương hướng giải quyết ............................................................................. 11

2.2.4.

Thiết kế mô hình với Solidworks 3D ....................................................... 13

Chương 3.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT............................................................................................ 15

3.1. Sơ đồ tổng quát kết nối các thiết bị với máy tính ........................................... 15
3.2. Tổng quan các thiết bị sử dụng trong luận văn ............................................... 16
3.2.1.

Giới thiệu về ngôn ngữ C# và .NET Framework ................................. 16

3.2.2.

OPC .......................................................................................................................... 16

3.2.3.

Cơ sở dữ liệu SQL Server ............................................................................... 17

3.2.4.

Xử lý ảnh ............................................................................................................... 19

dụng điều khiển giám sát.................................................................................................. 32
3.3. Kết nối giữa PC - OPC – PLC ...................................................................................... 33
Chương 4.

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG – THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN ................... 35

4.1. Thiết kế và thi công mô hình .................................................................................... 35
4.1.1.

Thiết kế mô hình ............................................................................................... 35

4.1.2.

Thi công mô hình .............................................................................................. 36

4.1.3.

Lựa chọn động cơ ............................................................................................. 37

4.1.4.

Mạch điện ............................................................................................................. 37

4.2. Thuật toán điều khiển ................................................................................................. 40
4.2.1.

Thuật toán điều khiển cho PLC ................................................................... 40

4.2.2.


Hình 2.6: Mô hình Solidworks 3D bãi giữ xe ô tô tự động ........................................... 13
Hình 2.7: Mô hình Solidworks 3D khung giữ xe............................................................... 14
Hình 2.8: Mô hình Solidworks 3D kết cấu khung nâng ................................................. 14
Hình 3.1: Sơ đồ tổng quát các thiết bị kết nối với máy tính ........................................ 15
Hình 3.2: Thuật toán xử lý ảnh ................................................................................................ 19
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của công nghệ RFID .......................................... 20
Hình 3.4: Module Reader RFID ACE630 và thẻ (Tag) 125 kHz ............................... 21
Hình 3.5: Module chuyển đổi tín hiệu cổng USB sang tín hiệu tuần tự TTL ........ 22
Hình 3.6: Mạch cảm biến dò line đơn ................................................................................... 23
Hình 3.7: Mạch cảm biến vật cản hồng ngoại .................................................................... 24
Hình 3.8: PLC của hãng Siemens ............................................................................................. 25
Hình 3.9: PLC S7-1200 và các module mở rộng ............................................................... 26
Hình 3.10: So sánh giữa PLC S7-1200 và S7-200 về các module mở rộng........... 27
Hình 3.11: Các khối chức năng CPU S7-1200 .................................................................... 28
Hình 3.12: Các loại module mở rộng S7-1200 .................................................................. 30
Hình 3.13: Các kết nối của PLC S7-1200.............................................................................. 31
Hình 3.14: Các phiên bản Simatic WinCC V11 .................................................................. 33
Hình 3.15: Sơ đồ kết nối giữa PC - OPC KEPServer - PLC ........................................... 33
Hình 4.1: Thiết kế mô hình Solidworks 3D ........................................................................ 35
Hình 4.2: Mô hình thực tế........................................................................................................... 36
Hình 4.3: Kết cấu khung nâng .................................................................................................. 36
Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H 24VDC.................................................................. 37


Hình 4.5: Mạch cầu H 24VDC .................................................................................................... 38
Hình 4.6: Mạch cảm biến vật cản hồng ngoại .................................................................... 38
Hình 4.7: Mạch cảm biến dò line đơn ................................................................................... 39
Hình 4.8: Bảng tủ điện điều khiển .......................................................................................... 39
Hình 4.9: Thuật toán điều khiển cho PLC ............................................................................ 40
Hình 4.10: Sơ đồ hoạt động giữa OB1 với các khối chương trình con ................... 41

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

7. PTP

Point To Point

8. SCADA Supervisory Control And Data Acquisition
9. SQL

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.

-

Sử dụng WinCC để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu.

-

Công nghệ RFID trong việc quản lý bãi giữ xe.

-

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.

2


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 dụng sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ cao
vào trong xây dựng cơ sở hạ tầng rất cần thiết. Cụ thể hơn, cần xây dựng những
bãi đậu xe mang tính hiện đại, tự động cao và tính an toàn được đặt lên hàng
đầu. Đồng thời, những bãi đậu xe như vậy cần phải đáp ứng vừa mang tính kinh
tế, vừa phù hợp với thực tiễn như tiết kiệm quỹ đất xây dựng, tính cảnh quan,…
Mặc dù trên thế giới, nhiều bãi đậu xe có kỹ thuật cao và hiện đại đã được

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

4


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 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
Phân tích các giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động trên thế giới để lựa chọn
phù hợp với đặc tính kinh tế, quỹ đất xây dựng, kỹ thuật công nghệ... của Việt
Nam. Từ đó, lựa chọn phương án và thực hiện thiết kế và thi công mô hình bãi
giữ xe ô tô tự động, và chính từ sự thành công và tính khả thi trên mô hình để
các nhà đầu tư phát triển các dự án xây dựng công trình thực tế.

5

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.

7


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

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

Hình 2.4: Giải pháp “bãi giữ xe ô tô tự động dạng tòa nhà vuông”
Ưu điểm: Chiếm diện tích đất xây dựng, chi phí xây dựng và kỹ thuật
công nghệ không đòi hỏi quá lớn. Số lượng xe nhiều, tối ưu hóa số lượng chỗ để