Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620
Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://vietbaitotnghiep.com/dich-vu-viet-thue-luan-van
Download luận văn thạc sĩ với đề tài: Thiết kế và mô phỏng điều khiển PLC hệ thống rửa xe tự động, cho các bạn làm luận văn tham khảo
kinh tế chính trị mác lênin chương hai và hàng hoá và sxxhh
Luận văn: Thiết kế điều khiển PLC hệ thống rửa xe tự động, HAY
1. EBOOKBKMT.COM
1
LỜI MỞ ĐẦU
Cuộc sống hiện đại luôn gắn liền với sự tiện lợi, được sử dụng các dịch vụ tốt nhất và
nhanh nhất. Đối với các nước phát triển, công nghệ tự động hóa được áp dụng ở
nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có thể kể đến những ứng dụng trong cuộc sống
hằng ngày là “Nhà Rửa Xe Tự Động”. Một dịch vụ không thể thiếu ở các nước phát
triển với mật độ xe ô tô rất lớn. Nhà Rửa Xe 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 không kém phần hiệu quả so với các
dịch vụ cổ điển.
Đối với nước ta thì dịch vụ này còn khá mới. Chưa được áp dụng rộng rãi, những
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,
trả lại bộ mặt đường phố hiện đại và sạch đẹp. 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 họ xem thời gian là “vàng” mà chỉ có Nhà Rửa Xe Tự
Động mới đáp ứng được vì cùng một thời điểm nó có thể rửa được nhiều xe. Tiết kiệm
rất nhiều thời gian cho những người năng động…
Cũng chính vì lẽ đó nên chúng em quyết định chọn đề tài này. Mô hình nhóm sử
dụng dựa theo một trong những mô hình thực của các công ty. Em xin cảm ơn sự giúp
đỡ của thầy Vũ Vân Hà đã giúp nhóm hoàn thành đề tài này!
2. EBOOKBKMT.COM
2
A. MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
- Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam số lượng xe ô tô ngày càng tăng rất
nhanh. Ngoài việc nâng cao tính công nghệ và các tính năng của xe để đáp ứng nhu cầu
ngày càng cao của người sử dụng thì việc bảo dưỡng, sữa chữa và chăm sóc xe cũng
hết sức cần thiết. Trong đó, việc giữ cho chiếc xe luôn được sạch sẽ là việc làm không
thể bỏ qua. Bụi bẩn bám lâu ngày sẽ gây ăn mòn, hoen gỉ các chi tiết kim loại của xe,
hủy hoại lớp sơn trên bề mặt xe,…
-Thường xuyên rửa xe là cách tốt nhất mà bạn có thể làm để bảo vệ và duy trì chiếc xe
của bạn luôn giữ được trạng thái sạch và mới như ban đầu. Rửa xe thường xuyên chỉ
đơn thuần mang lại ngoại hình đẹp cho chiếc xe, mà nó còn giúp bảo vệ xe, kéo dài
tuổi thọ của một số bộ phận trên xe. Tuy nhiên, hiện nay tại nước ta những phương
pháp rửa xe vẫn chưa mang lại hiệu quả cao
II. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
- Thiết kế kết cấu và hoạt động của trạm rửa xe tự động.
- Thiết kế mạch và các thiết bị điều khiển.
- Thiết kế và mô phỏng điều khiển PLC hệ thống rửa xe tự động.
III. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
-Giải quyết vấn đề rửa xe ô tô
-Tiết kiệm chi phí ,nhân công và thời gian
-Hướng tới sản phẩm hiện đại và thân thiện
-Vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề kỹ thuật.
-Ôn tập,học tập những kiến thức mới,chuẩn bị cho đồ án tốt nghiệp và công việc khi
ra trường...
3. EBOOKBKMT.COM
3
B.NỘI DUNG THỰC HIỆN
CHƯƠNG 1. THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA TRẠM RỬA XE TỰ
ĐỘNG
1.1. Đặt vấn đề.
1.1.1. Thực trạng
Hình 1.1 Thực trạng và nhu cầu về rửa xe ở 1 số thành phố lớn
4. EBOOKBKMT.COM
4
1.1.2. Các giải pháp và xác định phương án tối ưu
1.1.2.1. Các giải pháp
Phương án 1: Chổi lau sườn: 4 chiếc, chổi lau nóc: 1 chiếc (dạng tấm), chổi lau
bánh: 2 chiếc, máy sấy: 3 chiếc , hệ thống phun nước : 2 dàn , cảm biến 1 chiếc.
Hình 1.2: Mô hình rửa xe tự động phương án 1
Nguyên lý hoạt động của phương án 1: Xe ô tô được đưa vào sẽ gặp cảm ứng,
cảm ứng sẽ truyền tín hiệu cả hệ thống hoạt động ô tô được đưa vào khu vực rửa xe
chổi lau được gắn vào những cánh tay rôbôt giúp có thể ra vào được.
Phương án 2: Chổi lau sườn: 4 chiếc, chổi lau nóc dạng tấm: 2 chiếc, chổi lau
bánh: 2 chiếc, thanh dọc cọ mép dưới của xe: 4 chiếc, máy thổi khô: 6 chiếc, hệ thống
phun nước 2 dàn, thiết bị cảm ứng 1 chiếc.
Hình 1.3: Mô hình rửa xe tự động phương án 2
Nguyên lý hoạt động của phương án 2: Xe ô tô được băng tải đưa vào sẽ gặp
cảm biến, cảm biến sẽ truyền tín hiệu mở toàn bộ hệ thống rửa xe hoạt động. Xe được
đưa qua 2 khu vực chổi lau rồi đến hệ thống phun nứớc làm ướt xe và băng tải tiếp tục
đưa ô tô qua khu vực chổi lau, sau khi ô tô đã được lau sạch băng tải xẽ đưa ô tô qua hệ
thống phun nước và hệ thống sây khô.
Phương án 3: Vòi phun nước áp lực cao: 5 chiếc, vòi phun hóa chất tẩy: 5
chiếc, máy thổi khô: 4 chiếc.
5. EBOOKBKMT.COM
5
Hình 1.4: Mô hình rửa xe tự động phương án 3
Nguyên lý hoạt động phương án 3: Xe được đưa lên băng tải nhân viên ấn nút
start cả hệ thống rửa xe bắt đầu hoạt động. Xe đựơc băng tải đưa qua lần lượt các vòi
phun nước, phun chất tẩy rửa và qua hệ thống sấy khô để kết thúc quá trình rửa xe.
Phương án 4: Chổi lau sườn: 2 chiếc, chổi lau nóc dạng con lăn tròn: 1 chiếc,
chổi lau bánh và mép dưới sườn xe: 2 chiếc, dàn phun nước cao áp: 2 dàn, dàn phun
dung dịch chất tẩy: 1 dàn, dàn sấy khô: 1 dàn, vòi phun nước cao áp để rửa bánh xe.
Hình 1.5: Mô hình rửa xe tự động theo phương án 4
Nguyên lý hoạt động: Xe được đưa lên băng tải sau đó nhân viên sẽ ấn nút
start băng tải bắt đầu hoạt động. Xe được đưa vào gặp cảm biến 1 hệ thống phun
nước, hệ thống phun chất tẩy rửa và chổi lau nóc hoạt động. Xe được lau nóc và phun
làm ướt, khi đi qua hệ thống phun nước sẽ gặp cảm biến 2, cảm biến 2 sẽ mở hệ thống
chổi lau bánh, lau sườn, hệ thống phun nước làm sạch và sấy khô hoạt động xe được
đưa qua lần lượt và kết thúc quá trình rửa xe. Hệ thống chổi lau được gắn vào các
cánh tay rôbốt có thể ra vào lên xuống để thực hiện quá trình lau.
Phương án 5: Chổi lau sườn: 2 chiếc, chổi lau nóc: 1 chiếc, chổi lau bánh và
mép dưới sườn xe: 2 chiếc, dàn phun nước cao áp: 2 dàn, dàn phun dung dịch chất tẩy:
1 dàn, dàn sấy khô: 1 dàn, vòi phun nước cao áp để rửa bánh xe: 2 vòi, thiết bị cảm
ứng: 3 cái.
6. EBOOKBKMT.COM
6
Nguyên lý hoạt động: Xe được đưa lên xe kéo gặp cảm biến 1 đèn báo sẽ báo hiệu màu
xanh, nhân viên rửa xe sẽ ấn nút start để cấp điện cho hệ thống và xe kéo hoạt động.
Xe được xe kéo đưa vào hệ thống rửa xe. Khi xe đi vào và gặp cảm biến 2 sẽ mở hệ
thống phun nước và phun chất tẩy rửa, khi ô tô đi qua cảm biến 3 sẽ tắt hệ thống phun
nước và chất tẩy rửa và gặp cảm biến 3 sẽ mở hệ thống chổi lau nóc và bánh. Khi ô tô
qua cảm biến 4, cảm biến 4 truyền tín hiệu tắt hệ thống chổi lau nóc và bánh và mở
cặp chổi lau cạnh, khi ô tô gặp cảm biến 5, cảm biến 5 sẽ truyền tín hiệu tắt cặp chổi
lau cạnh và đừng động cở xe kéo đồng thời mở động cơ đảo chiều xe kéo, ô tô được xe
kéo đưa ngược lại và đi qua cảm biến 6, cảm biến 6 truyền tín hiệu mở hệ thống bơm
nước và sấy khô và ô tô được đưa ra ngoài gặp cảm biến 1 sẽ tắt sấy khô và động cơ xe
kéo. Nhân viên ấn nút stop để dừng cả hệ thống kết thúc quá trình rửa xe.
Phương án 6: Chổi lau sườn: 2 chiếc, chổi lau nóc: 1 chiếc;dàn phun nước và
phun chất tẩy rửa chung đường ống,1 dàn sấy khô
Hình 1.6: Mô hình rửa xe tự động theo phương án 6
Nguyên lý hoạt động:nhân viên bấm nút start hệ thong tự động tiến về phía xe
phun nước,sau khi phun nước hệ thống chuyển sang phun xà phòng đồng thời đưa chổi
lau 2 bên sườn và lau nóc xe,tiếp theo hệ thống phun tráng 1 lượt nước để loại bỏ xà
phòng.Cuối cùng hệ thống sấy khô cho xe và đi về vị trí ban đầu.
1.1.2.2. Chọn phương án tối ưu
Do nước ta là nước đang phát triển nên thu nhập của người dân vẫn còn thấp và
hệ thống đường ở nước ta không được tốt nhiều nơi hệ thống đường rất bẩn và bụi nên
ô tô sẽ thường xuyên bị bẩn. Ngoài ra hệ thống rửa xe tự động được xây dựng chủ yếu
ở các thành phố lớn như Hà Nội , Hải phòng, Thành phố Hồ Chí Minh … nên đất ở đó
rất đắt. Vì vậy chúng tôi chọn phương án 5 là phương án tối ưu để đáp ưng nhu cầu của
người dân nước ta.
7. EBOOKBKMT.COM
7
Do mô hình ở phương án 6 không cần nhiều đến thiết bị đắt tiền ví dụ như
không cần những cánh tay rôbốt để điều khiển chổi lau nên không cần hệ thống thuỷ
lực và phần điều khiển và lập trình đơn giản hơn và không cần mặt bằng rộng. Vì vậy
chi phí lắp đặt sẽ ít hơn rất nhiều dẫn đến chi phí mỗi lần rửa xe thấp hơn.
Vì vậy chúng em đã chọn tính toán và thiết kế theo phương án 6 tối ưu nhất phù
hợp với nước ta.
1.2. Thiết kế kết khung cơ cấu chuyển động.
1.2.1. Chọn vật liệu làm khung.
Một số loại thép hộp vuông.
1 Hộp 40 x 80 x 1.2 --> 3.5 24 2.21 --> 6.13 (Kg/m)
2 Hộp 40 x 100 x 1.4-->3.8 24 3.00 --> 7.80 (Kg/m)
3 Hộp 50 x 50 x 1.2 --> 3.8 30 2.27 -> 5.42 (Kg/m)
4 Hộp 50 x 100 x 1.5 --> 3.8 20 3.45 --> 8.40 (Kg/m)
5 Hộp 60 x 60 x 1.2 --> 3.8 20 2.20 --> 6.61 (Kg/m)
6 Hộp 60 x 120 x 1.5 --> 3.8 15 4.15 --> 10.19 (Kg/m)
7 Hộp 75 x 75 x 1.5 --> 3.8 16 3.45 --> 8.40 (Kg/m)
8 Hộp 90 x 90 x 1.5 --> 4.0 16 4.15 --> 10.69 (Kg/m)
Bảng 1.1: Thông số các loại thép hộp vuông
Trong hệ thống sử dụng thép
- Hộp vuông với thông số kỹ thuật 50x50x3.0 trọng lượng 4.37 (Kg/m).
- Hộp chữ nhật 100x50x3.0 trọng lượng 8.41 (Kg/m).
Một số loại thép chữ I
Kích thước thông dụng và độ dày tiêu chuẩn .
H (mm) B (mm) t1(mm) t2 (mm) L (mm) W (kg/m)
100 55 4.5 6.5 6 9.46
120 64 4.8 6.5 6 11.50
150 75 5 7 12 14
198 99 4.5 7 12 18,2
200 100 5,5 8 12 21,3
250 125 6 9 12 29,6
Bang 1.2 Thông số kỹ thuật thép chữ I
Trong hệ thống sử dụng thép chữ I 100x55x4,5 trọng lượng 9.46 (Kg/m).
1.2.2. Hình dạng kích thước khung (Thiết kế, mô phỏng trên Inventor).
8. EBOOKBKMT.COM
8
1.2.3. Tính chọn hệ thống ống dẫn.
1.2.4. Chọn vật liệu.
Một số loại ống chịu lực
Bảng 1.3 Một số loại ống chịu lực
Theo tính toán ở phần chọn nước ta có:
Dống = 0,35 mm và áp suất máy bơm là 21 bar nên ta chọn loại ống A1 với các thông số
sau: Cỡ ống : 34x4,00mm, áp suất 27 bar
1.2.5. Tính toán áp lực chất lỏng,vị trí đặt vòi phun.
Tính toán áp lực chất lỏng:
Chọn ống dẫn có tiết diện d1=35mm
Chọn vòi phun:10 vòi, mỗi vòi có tiết diện d2 =1mm.
Vận tốc nước tại mỗi vòi phun 4,55m/s
Ta có vận tốc nước tại ống dẫn:
V=4,55.10/35=1,3m/s
Lưu lượng nước tại ống dẫn:
Q=v.s=1,3.πd2=1,3.3,14.0,0352=0.005m3/s
Chọn:
Óng dẫn dài: l= 20m
một khóa có ξ=0,3
9. EBOOKBKMT.COM
9
5 chỗ ngoặt có ξ=0,26
Hiệu suất toàn phần của máy bơm µ =0,85
Đây là bài toán đường ống có bơm làm việc. Ta có công thức đế tính công suất máy
bơm:
. ( w)
75 102
QH QH
N ml k
(1.1)
Trong đó: γ: trọng lượng riêng chất lỏng
Q: lưu lượng (hay còn thường gọi là năng suất máy bơm)
µ: hiệu suất toàn phần của nó
H: cột áp toàn phần
Tính cột áp H:
2 1
w wdb
p p
H h h h
(1.2)
Với:
hwh: tổng tổn thất áp lực ở ống hút
hwd: tổng tổn thất áp lực ở ống đẩy
Δh: độ chên lệc giữa hai vị trí cuối ống đẩy và đầu ống hút
Trong trường hợp này vì tại đầu và cuối ống đẩy đều là ấp suất khí trời (p1-p2=pa) nên
2 1
0
p p
Theo điều kiện bài toán phải tính toán chung cho cả ống do đó:
hwh+ hwd=hw=hd+hc1+hc2+hc3+…+hcn
Lần lượt tính:
2
)
2
d
l v
a h
d g
Trong đó :
λ=f(Re,n) hệ số ma sát (hệ số Đắcxi)
l: chiều dài ống
d: đường kính ống( đối với dòng có tiết diện bất kì thì thay d=4R, trong đó R là
bán kính thủy lực)
Muốn xác định λ phải xác định trạng thái dòng chảy trong ống, tức là tìm số Re:
4
5
2 3
d 4 d 4 4.0,005.10
Re 1,389.10
3,14.35.10
v Q Q
v d v dv
Vì lưu lượng và vận tốc đầu ra cực lớn nên ta giả sử dòng chảy rồi với Re>> Rec
nên:
10. EBOOKBKMT.COM
10
0.306
1,5.10 1
0.05
Red
Thay vào công thức ta được hd:
2 2 2
2 4 2 4
16
0,05 0,4
2 2
d
l v l Q l Q
h
d g d d g d d g
2
)
2
c c
v
b h
g
Trong đó:
ξc: hệ số tổn thất cục bộ
2 2 2
1 2 4 2 4
16
0,3 0,3 2,4
2 2
c
v Q Q
h
g d g d g
2 2 2
2 2 4 2 4
16
5.0.26 1,3 10,4
2 2
c
v Q Q
h
g d g d g
như vậy từ a) và b) ta tính được tổn tổn thất cục bộ cho dọc đường ống là hw
2
w 2 4
(0.4 2,4 10,4)
l Q
h
d d g
Thay hw vào (1.2) ta được:
2
22 4
2 (0.4 2,4 10,4) 42,767
l Q
H mH O
d d g
Thay vào (1.2) ta tính được áp lực toàn phần H
Cuối cùng ta thay H vào (1.1) ta được công suất may bơm:
1000.0,005.42,767
2, 46
102 102.0,85
QH
N kW
Vị trí đặt vòi phun:
Để phù hợp với hệ thống rửa xe ta đặt 10 vòi phun như đã tính toán như sau:
- 6 vòi phun 2 bên sườn mỗi bên 3 vòi, vòi thứ nhất cách mặt đất 30cm, vòi thứ
hai cách vòi thứ nhất 40cm,vòi thứ ba cách vòi thứ hai 40cm.
- 4 vòi phun trên nóc mỗi vòi cách nhau 40cm phân bố đều từ giữa ra.
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MẠCH VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN
11. EBOOKBKMT.COM
11
2.1. Tính chọn động cơ.
2.1.1. Động cơ bơm nước và chất tẩy rửa
Với công suất tính toán trên mục 1.3.2 ta có công suất máy bơm = 2.46 Kw
Vậy ta chọn đầu máy bơm rửa xe áp lực TT36 cho hệ thống rửa xe tự động.
Hình 2.1: Đầu máy bơm rửa xe áp lực TT36.
Chế độ phun cao áp Chế độ phun thấp áp Đơn vị
Tốc độ 800-1000 1200-1400 Vòng/phút
Lưu lượng 29-34 30-45 Lít/phút
Áp suất 21-45 10-15 bar
Công suất 3 5 HP
Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật máy bơm TT36
2.1.2. Động cơ kéo khung chuyển động
Chọn tỷ số truyền i = 15, br = 0.9 (3 cặp bánh răng)
Chọn hệ số ma sát lăn giữa đường ray và bánh xe là k = 0.05
Theo phần 2.1.1 và bản vẽ ta có :
Đường kính bánh xe là 79 mm
Số vòng quay động cơ là 1420 vòng /phút
Khối lượng khung = 4,5m thép chữ I + 61.6m thép 50x50x3 + 40m thép 100x50x3 +
động cơ và các thiết bị khác:
mkhung= 4,5 x 9.46 + 61.6 x 4.37 + 40 x 8.41 + 50 =698 kg
Lực ma sát tác dụng lên toàn bộ khung là
Fms=N x k = (698 x 9.8) x 0.05 = 342.02 N
Momem tại trục bánh xe cần để thắng ma sát là:
M = F x d = 342.02 x 395 = 135098 (Nmm)
Momen tại trục động cơ là:
Mdc = M/[(0.9)3 x 15]
Mdc = 9266 Nmm
Pdc = 9266 x 1420/(9.55 x 106) =1.36 KW
Theo bảng 2.9 ta chọn động cơ có công suất là 1.5kw
12. EBOOKBKMT.COM
12
Vậy ta chọn động cơ có các thông số kỹ thuật sau
Kiểu Công suất Tốc Độ Điện áp Tỷ số truyền
KW Vg/p V i
Động cơ liền hộp giảm tốc
dạng trục thẳng và lắp chân đế
1.5 1420 220/380 15
Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật động cơ kéo khung
2.1.3. Động cơ di chuyển chổi lau
Một số loại động cơ có hộp giảm tốc dạng trục thẳng và lắp chân đế
13. EBOOKBKMT.COM
13
Bảng 2.9 cấu tạo và thông số động cơ có hộp giảm tốc dạng trục thẳng và lắp chân đế
Chọn công suất động cơ phù hợp:
+ Khối lượng của chổi,động cơ quay chổi ,… là không đáng kể
+ Tỷ số truyền qua hộp số và trục ren là rất lớn
Chỉ cần động cơ công suất nhỏ là đủ dịch chuyển chổi lau
Vậy ta chọn động cơ có các thông số kỹ thuật sau
Kiểu Công suất Tốc Độ Điện áp Tỷ số truyền
KW Vg/p V i
Động cơ liền hộp giảm tốc
dạng trục thẳng và lắp chân đế
0,1 1420 220/380 3
Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật động cơ kéo chổi
2.1.4. Động cơ quay chổi lau
Một số loại động cơ liền hộp giảm tốc dạng trục thẳng và lắp mặt bích
15. EBOOKBKMT.COM
15
Chọn động cơ phù hợp:
Ta chọn động cơ cho chổi lau có công suất không cần lớn để giảm chi phí và có số
vòng quay đủ lớn để có thể lau sạch được xe
Vậy động cơ phù hợp có thông số kỹ thuật như bảng sau:
Kiểu Công suất Tốc Độ Điện áp Tỷ số truyền
KW Vg/p V i
Động cơ liền hộp giảm tốc
dạng trục thẳng và lắp chân đế
0,1 1420 220/380 3
Bảng 2.12: Thông số kỹ thuật động cơ quay chổi lau
2.2. Tính chọn van điều khiển
2.2.1. Van chia cổng
Xét các điều kiện:
- Áp suất máy bơm 21 bar
- Van làm việc trong điều kiện tiếp xúc lien tục với hóa chất tẩy rửa
- Hệ thống điều khiển của trạm rửa xe tự động không đòi hỏi tính phức tạp và với
tiêu chí giảm giá thành sản xuất và đảm bảo cho hệ thống hoạt động đơn giản và
có hiệu quả, nên chúng em đã chọn loại van dùng trong hệ thống bơm là van
điều khiển bằng điện được sản xuất tại Đức
Van tuyến tính or On/Off của Đức - Motor Control Valve of Germany điều khiển
chuyên dùng trong công nghiệp: hơi nước, nước ,hóa chất .......
Hinh 2.2: Van điều khiển bằng điện.
Cấu tạo: Van điều khiển bằng điện (tuyến tính or On/Off) của Đức gồm
Thân (body):GP240GH+N ( GS-C25N) , van 2 ngõ
Dùng trong : nước & hơi nước
16. EBOOKBKMT.COM
16
Dãy áp suất : PN40
Tiêu chuẩn : DIN EN 558
Kết nối mặt bích : DIN EN – 1092 -1
Chất liệu chống rò rỉ : PTFE – V chịu nhiệt tới 250 độ C or Graphite packing chịu nhiệt
tới 400 độ C.
Thanh đỡ mạch khiển : Bằng thép chống rỉ.
Mức độ rò rỉ : < 0,01 Kvs
Điều khiển điện :
Nguồn cấp : 230/ 50 …. 60hz
Nguồn khiển : 12VA
Lựa chọn : 115/50 …60hz , 24V/50 ….60hz , 24VDC
Motor đóng /mở van : tiêu chuẩn DIN EN 60034-1 : S1 – 100%
Chức năng đặc biệt : Điều khiển tuyến tính với nguồn vào 4-20mA or 0-10V
Tiêu chuẩn DN từ 35- 100
Lưu lượng max 100 m3/h
Đường kính mở van max : 30mm
Van điều khiển bằng khí nén
Nguyên lý điều khiển:
Van được điều khiển nhờ cơ cấu ON/OFF. Khi có dòng điện 12V tác dụng van sẽ tự
động đóng, khi ngừng cấp điện van sẽ ở trạng thái mở.
Van điều khiển bằng khí nén Angle seat valve
Cấu tạo gồm 2 phần bonet và body.
Hình 2.3: Van điều khiển bằng khí nén
Cấu tạo gồm:
Thân van ( body ): EN- GJS- 18- LT ( GGG- 40.3), van 2 ngõ.
Dùng trong đường ống : Nước và hơi nước .
Áp suất: PN 16, PN 25.
17. EBOOKBKMT.COM
17
Mặt bích: Chuẩn DIN EN 1092-2
Chất liệu chống rò rỉ : PTFE-V chịu nhiệt tới 250 độ C.
Thanh đỡ bầu khí nén: Thép không gỉ.
Mức độ dò rỉ: < 0.01% Kvs.
Bầu khí nén ( actuator ) : Đường kính 250 mm.
Áp suất đóng/ mở: 1,6 bar.
Chuẩn kết nối cơ khí: Theo DN từ 15 – 100, Pn 16 hoặc PN 25.
Lưu lượng qua van: Từ 4- 160 m3 .
Áp suất đóng van : Max 25 bar.
Input : 4…20mA , 4… 12mA, 12….20mA.
Áp suất vào : 1.4…6bar
Nhiệt độ ( max) -20 đến -70 độ C.
Tiếu chuẩn chống cháy EExia IIC T6.
Nguyên lý điều khiển :
Van có 2 loại : Thường đóng và thường mở.
Ở van thường đóng, cấp khí nén vào bonet lục khí nén sẽ đẩy stem đi lên van sẽ
mở, cắt khí nén lò xo sẽ tự động trả về vị trí an toàn. Loại thường mở thì hoạt động
ngược lại.
Van Angle seat này thường sử dụng thay thế các van bi điều khiển bằng khí nén bởi
những ưu điểm sau.
- Tuổi thọ của van lâu hơn ball valve with pneumatic actuator.
- Giá thành thấp hơn so với ball valve.
- Được sản xuất theo tiêu chuẩn ANSI VI, nên độ kín tuyệt đối bằng 0.
- Dễ bảo trì và thay thế.
- Các sản phẩm của Anle seat valve này đều là SUS. Ứng dụng cho hóa chất thực
phẩm, hơi nóng.
Chọn loại van điều khiển:
.
18. EBOOKBKMT.COM
18
2.2.2. Van điều tiết lưu lượng
Với yêu cầu làm việc với hóa chất tẩy rửa, áp lực cao (21bar)… ta thấy van bi
giacomini là thích hợp nhất.
Van bi giacomini:
Hình 2.4: Van bi giacomini
Thông số kỹ thuật:
Vật liệu: Đồng mạ Crôm
Áp làm việc 3Mpa = 30bar
Nhiệt độ làm việc < 180 độ
2.3. Chọn cảm biến.
2.3.1. Cảm biến hành trình khung
Do yêu cầu về khoảng cách và dộ chính xác nên ta chọn “Modul cảm biến phát
hiện vật cản”
Modul cảm biến phát hiện vật cản:
Hình 2.5: modul cảm biến phát hiện vật cản
19. EBOOKBKMT.COM
19
- Module phát hiện vật cản trong khoảng cách từ 2 - 80cm, góc phát hiện là 35o. Khi
phát hiện vật cản, tín hiệu đầu ra OUT ở mức thấp và đèn led màu xanh sáng. Có thể
điều chỉnh được khoảng cách bằng biến trở. Chỉnh chiết áp để tăng khoảng cách theo
chiều kim đồng hồ, và ngược lại để giảm khoảng cách
- Cổng ra OUT có thể điều khiển trực tiếp 1 Rơ le 5V hoặc cổng IO của MCU.
- Điện áp cung cấp: 3 - 5VDC
2.3.2. Cảm biến hành trình chổi lau
Do cảm biến sử dụng trong trạm rửa xe được đặt ở các vị trí khác nhau trên trạm
rửa xe để xác định vị của ô tô. Môi trường làm việc là môi trường ẩm ướt và có chất
tẩy rửa làm oxi hóa nên chúng ta phải chọn cảm biến có thể xác định được vị trí của ô
tô đồng thời phải đảm bảo hoạt động ở môt trường ẩm ướt và chống được oxi hóa.
Vì vây theo như những loại cảm biến mà em đã nêu trên, em thấy cảm biến “tiếp
cận” có thể phát hiện vật thể kim loại từ tính, kim loại không từ tính (như Nhôm,
đồng…) sử dụng cảm biến loại điện cảm (Inductivity Proximity Sensor) và phát hiện
vật phi kim sử dụng loại cảm biến tiệm cận kiểu điện dung (Capacitve Proximity
Sensor). Đồng thời có sẵn Model đáp ứng được hầu hết các điều kiện môi trường lắp
đặt: nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, chống nước, chống hóa chất… là loại cảm biến có thể
đáp ứng được các yếu tố trên. Nên ta chọn cảm biến sử dụng trong hệ thống là cảm
biến “tiếp cận từ”
Cảm biến tiệm cận loại tròn Hanyoung:
Hình 2.6 : cảm biến tiệm cận từ loại tròn Hanyoung
- Sử dụng IC chế tạo theo công nghệ C-MOS (Hàng đầu thế giới)
- Khả năng chống nhiễu tốt
20. EBOOKBKMT.COM
20
- Bảo vệ IP67 (chống bụi, chống nước)
Đặc tính kỹ thuật:
- Có mạch bảo vệ nối ngược cực nguồn, quá áp.
- Có thể kiểm tra trạng thái hoạt động bằng chỉ thị LED Đỏ
- Tuổi thọ dài và độ tin cậy cao
- Khoảng cách phát hiện: 1,5mm, 2mm, 4mm, 5mm, 8mm, 10mm, 15 mm
- Kích thước: M8, M12, M18, M30 mm
- Nguồn cấp: Loại 3 dây nguồn 12-24 VDC hoặc 2 dây nguồn 100~240VAC
- Tần số đáp ứng nên tới 800 Hz.
- Kiểu đầu ra: DC 3dây (NPN, PNP), DC 2 dây, AC 2 dây.
- Trạng thái đầu ra: NO / NC
Ứng dụng
- Với khả năng phát hiện vật thể từ tính (Kim loại), Cảm biến từ cảm Hanyoung phù
hợp với các ứng dụng phát hiện, đếm sản phẩm trong các dây truyền công nghiệp....
2.3.3. Sơ đồ bố cảm biến trên hệ thống
Hình 2.7 :sơ đồ bố trí cảm biến bên cạnh hệ thống rửa xe tự động
21. EBOOKBKMT.COM
21
Hình 2.8 : sơ đồ bố trí cảm biến trên nóc hệ thống rửa xe tự động
- Các cảm biến CB0,CB5,CB7 là cảm biến từ tiệm cận
+ CB0 có tác dụng phát hiện hệ thống ở vị trí xuất phát
+CB5 có tác dụng phát hiện chổi vị trí ngoài
+CB7 có tác dụng phát hiện chổi ở vị trí trong cùng
-Các cảm biến CB1,CB2,CB3,CB4,CB6 là Modul cảm biến phát hiện vật cản
+CB1,CB2,CB3,CB4,CB6 có tác dụng xác đinh vị trí tương đối của hệ thống so với xe
25. EBOOKBKMT.COM
25
Quy định về tín hiệu :
Với các đầu vào:
- Mức 0 là khi cảm biến bị tác động.
- Mức 1 là khi cảm biến ở trạng thái bình thường.
Với đầu ra:
-Mức 0 là đóng(off).
-Mức 1 là mở(on).
26. EBOOKBKMT.COM
26
2.4.3. Viết chương trình điều khiển
Stt Symbol Addres Data
type
Coment
1. CB0 (xuat
phat)
I
0.0
BOOL Cảm biến nhận biết khung ở vị trí xuất
phát
2. CB1 (cuoi ht) I
0.1
BOOL Cảm biến nhận biết khung ở cuối ệ thống
3. CB2 (trai
choi)
I
0.2
BOOL Cảm biến bên trái chổi
4. CB3 (phai
choi)
I
0.3
BOOL Cảm biến bên phải chổi
5. CB4 (dau ht) I
0.4
BOOL CẢm biến đầu hệ thống
6. CB5 (vt ngoai
truc)
I
0.5
BOOL Cảm biến vị trí ngoài cùng của trục
7. CB6 (vt giua
truc)
I
0.6
BOOL Cảm biến vị trí giữa trục
8. CB7 (vt trong
truc)
I
0.7
BOOL Cảm biến trong trục
9. Start I
1.0
BOOL Nút ấn khởi động hệ thống
10. Stop I
1.1
BOOL Nút ấn dừng hệ thống
11. Reset I
1.2
BOOL Nút đưa hệ thống về trạng thái ban đầu
12. Kra (HT) Q
0.0
BOOL Cuộn hút đưa hệ thống tiến về phía xe
13. Kve (HT) Q
0.1
BOOL Cuộn hút đưa hệ thống về vị trí xuất phát
14. Kchoi Q
0.2
BOOL Cuộn hút quay chổi lau
15. Kra (choi) Q
0.3
BOOL Cuộn hút đưa chổi đi ra
16. Kvao (choi) Q
0.4
BOOL Cuộn hút đưa chổi đi vào
17. Bom Q
0.5
BOOL Cuộn hút bật bơm nước
18. Van nuoc Q
0.6
BOOL Cuộn hút bật van nước
19. Van xp Q
0.7
BOOL Cuộn hút bật van xà phòng
Bảng 2.14 : Bảng symbol
31. EBOOKBKMT.COM
31
Mạch động lực động quay chổi:
0
Hình2.12: Mạch động lực động quay chổi
Van điều khiển dùng nguồn 24v nên không cần đấu qua mạch động lực.
32. EBOOKBKMT.COM
32
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÀ MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG
WINCC.
3.1. Giới thiệuWinCC
WinCC là một trong những phầm mềm cho phép giao tiếp giữa người và máy
(IHMI-Integrated Human Machine Interface). Với WinCC, ta có thể lập trình xử lý một
cách dễ dàng và cho phép ta quan sát trực quan tất cả các khía cạnh của hệ thống xử
lý.WinCC cung cấp 3 giải pháp chính cho cấu hình:
-Sử dụng các công cụ chuẩn có sẵn.
-Sử dụng các ứng dụng của Windows có sẵn với WinCC bằng DDE, OLE, ODBC
vàActiveX.
Sử dụng Visual C++ hay Visual Basic để tự phát triển các ứng dụng nhúng vào
WinCC.Giao diện WinCC cung cấp các module hàm thích hợp với công nghiệp về
graphicdisplay (màn hình đồ hoạ), messages (những thông báo), archives (văn thư lưu
trữ) và reports(những báo cáo). Giao diện điều khiển mạnh, tính cập nhật hình ảnh
nhanh chóng và nhữnghàm lưu trữ tin cậy, đảm bảo tính sẵng sàng cao. Trong dòng các
sản phẩm thiết kế các giaodiện phục vụ vận hành giám sát, WinCC thuộc thứ hạng
SCADA (SCADA class) với nhữngchức năng hữu hiệu cho việc điều khiển.
3.2. Tạo giao diện với WinCC
3.2.1. Tạo mới một Project
Từ Window chọn
Start →Simatic→Window Control Center.
Cửa sổWinCC Explorer hiện ra.→Chọn File→New
hoặc click vào biểu tượng
New để tạo mới Project. Hộpthoại WinCC Explorer xuất hiện với bốn lựa
chọn:→Single_User Project : Project đơn một người dùng.
→ Multi_User Project
: Project nhiều người dùng hay cùng mộtProject mà nhiều máy tính khác nhau sử dụng.
Các máy tính này phải có quyền ưu tiên ngang nhau (đều ở cấp độ Server).
→ Muti_Client Project
: nhiều người sử dụng (ở cấp độ Client) có thể truy cập cùng một cơ sở dữ liệu của
một project (ở cấp độ Server).
→Open an Existing project
: mở một project đã có sẵn.
33. EBOOKBKMT.COM
33
Hình 3.1: Lựa chọn Project cần tạo
Tuỳ theo ứng dụng mà bạn có thể có lựa chọn khác nhau. Ơ đây ta chọn Single-User
Project và click chọn OK.
-Tiếp theo sẽ gặp hộp thoại Creat a new project, ta được yêu cầu nhập tên project và
đường dẫn nơi lưu trữ project. Project vừa tạo có tên với phần mở rộng “.
mcp”(master control program).-Nên nhớ lần sau khi mở WinCC thì project được tạo
sau cùng sẽ được mở một cách mặc định.
3.2.2. Tạo Driver kết nối giữa WinCC và PLC
Để tạo một Driver từ Navigation Window của WinCC Explorer ta right_click
vào TagManagement chọn Add New Driver…
Hinh 3.2: Cách tạo driver
34. EBOOKBKMT.COM
34
Cửa sổ Add new driver hiện lên, ta chọn loại Driver tương thích. Với việc giaotiếp họ
PLC SIMATIC S7 300/400 chọn kênh “SIMATIC S7 protocol Suite.CHN”.-Sau khi
chọn kênh Driver xong, double_click vào kênh Driver vừa tạo và tuỳtheo cấu hình
mạng đang sử dụng ta chọn loại giao tiếp tương thích. Giả sử mạng PROFIBUS chẳng
hạn, ta right_click vào và chọn “New Driver Connection…”
3.2.3. Tạo các tag
Click vào Newtag → chọn địa chỉ→ vùng nhớ cho tagvừa tạo
Hinh 3.3: Cách tạo tag
35. EBOOKBKMT.COM
35
3.2.4. Tạo Picture trên graphics designer
Từ Navigation Window của WinCC Explorer, right_click vào Graphics Designer và chọn
Newpicture
Hinh 3.4: Cách tạo Picture
36. EBOOKBKMT.COM
36
3.2.5. Gán thuộc tính cho các Object
Chọn chuột phải vào object →Chọn propeties→gán các thuộc tính cho từng object
Hình 3.5: Cách gán thuộc tính cho 1 Object
Với các nút ấn ta gán các tag tương ứng như sau:
Click chuột phải chọn properties chọn thẻ Events click chuột phải vào thao tác
cần chọn (ví dụ Press Left ) chọn Direct Conections Chọn tag tương ứng
37. EBOOKBKMT.COM
37
Hình 3.6: Cách gán thuộc tính nút ấn
Gán thuộc thay đổi màu sắc cho các cảm biến:
Click chuột phải chọn properties rồi chọn Flashing và lựa chọn như hình ảnh:
Hình 3.7: Cách gán thuộc tính màu sắc
Các động cơ ta chọn hiệu ứng quay bằng cách thay đổi góc quay khi có tín hiệu tới tag
tương ứng:
Click chuột phải chọn properties chọn như hình sau đó viết code trong C-action
38. EBOOKBKMT.COM
38
Hình 3.8: Cách gán thuộc tính thay đổi góc quay
Gán thuộc tính thay đổi tọa độ cho Khung xe
Click chuột phải chọn properties chọn như hình sau đó viết code trong C-action
Hình 3.9: Cách gán thuộc tính thay đổi tọa độ
39. EBOOKBKMT.COM
39
KẾT LUẬN
Qua thời gian thực hiện bài tập lớn, với đề tài “Giám sát và điều khiển hệ thống
rửa xe ô tô tự động sử dụng bộ điều khiển PLC” đã giúp em tìm hiểu thêm được
kiến thức bổ sung cho bản thân mình về PLC cũng như về các hệ thống tự động , và
củng cố thêm cho kiến thức đã học. Đồng thời giúp em tích lũy những kinh nghiệm khi
thực hiện thiết kế mạch PLC vào đề tài.
Được sự hướng dẫn nhiệt tình, tận tụy của thầy giáo Vũ Vân Hà và sự nỗ lực của các
thành viên trong nhóm, chúng em đã hoàn thành đề tài này.
Đề tài này đã phần nào cho ta thấy được.
Ưu điểm:
- Khả năng ứng dụng của PLC vào hệ thống điều khiển tự động.
- Giải quyết được nhu cầu của người dân Việt Nam về tình trạng rửa xe.
- Tiết kiệm được tối đa thời gian rửa xe.
- Chi phí mỗi lần rửa xe phù hợp với túi tiền người dân Việt Nam.
- Chi phí lắp đặt nhỏ hơn rât nhiều so với hệ thống rửa xe tự động nhập khẩu.
- Hệ thống điều khiển đơn giản.
Nhược điểm:
- Do cơ cấu điều khiển tương đối đơn giản nên vấn còn hạn chế về tính hiện đại
so với các hệ thống rửa xe nhập khẩu nước ngoài.
- Cần khoảng không tương đối rộng so với các hình thức rưa xe thủ công.
- Do chi phí lắp đặt tương đối cao hơn so với hệ thống rửa xe thủ công nên lắp
đặt ở các địa điểm đông dân cư đặc biệt các thành phố lớn.
Do Việt Nam là nước công nghiệp đang phát triển nên nhu cầu người dân cao đặc biệt
là ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hải phòng, Thành Phố Hồ Chí Minh… nên rất thiết
đặt các trạm rửa xe tự động là ở đó. Nhưng hiện nay trên thực tế các hệ thống rửa xe tự
động nhâp khẩu quá đắt. Chính vì vậy cần có những trạm rửa xe sản xuất ở Việt Nam
để giảm chi phí lắp đặt và đề tài của nhóm có thể phát triển để hoàn thiện hơn để phù
hợp với nước ta.
Chúng em mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để đề tài này có thể áp dụng vào
trong thực tế.
Em xin chân thành cảm ơn !